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El 'Pithovirus sibericum'. Imagen:Julia Bartoli y Chantal Abergel. Fuente: IGS/CNRS-AMU.
Un tipo de virus gigante llamado Pithovirus ha sido descubierto en el suelo congelado del extremo noreste de Siberia, por investigadores del Laboratorio de Información Genómica y Estructural (perteneciente al Centro Nacional de Investigación Científica/Universidad de Aix Marsella, CNRS/AMU), en asociación con otros equipos franceses y uno ruso.
Enterrado bajo tierra, este virus gigante, que es inofensivo para los seres humanos y los animales, ha sobrevivido congelado durante más de 30.000 años. Aunque su tamaño y forma de ánfora recuerdan al Pandoravirus, el análisis de su genoma y de su mecanismo de replicación demuestra que es muy diferente.
Tres familias distintas de virus gigantes
Este trabajo hace que ascienda a tres el número de familias distintas de virus gigantes. Con las familias Megaviridae (representada en particular por Mimivirus, descubierto en 2003) y Pandoraviridae, los investigadores pensaban que habían clasificado toda la diversidad de virus gigantes (los únicos virus visibles al microscopio óptico, ya que su diámetro es superior a 0,5 micras).
Estos virus, que infectan a amebas tales como la Acanthamoeba, contienen un número muy grande de genes en comparación con los virus comunes (como la gripe o el VIH, que sólo contienen unos diez genes). Su genoma es aproximadamente del mismo tamaño o incluso mayor que el de muchas bacterias.
Al estudiar una muestra del suelo congelado del extremo noreste de Siberia, en la región autónoma de Chukotka, los investigadores se sorprendieron al descubrir un nuevo virus gigante con más de 30.000 años (contemporáneo de la extinción del hombre de Neandertal), al que han llamado Pithovirus sibericum. Debido a su forma de ánfora, similar a la del Pandoravirus, los científicos pensaron inicialmente que se trataba de un nuevo miembro -aunque ciertamente antiguo- de esta familia.
Sin embargo, el análisis del genoma demostró que este no es el caso: no existe una relación genética entre ambos. Aunque es grande para ser un virus, el genoma del Pithovirus contiene mucho menos genes (alrededor de 500) que el genoma del Pandoravirus (hasta 2500). Los investigadores también analizaron la composición en proteínas (proteoma) de la partícula Pithovirus (1,5 micras de largo y 0,5 micras de ancho) y encontraron que de los cientos de proteínas que la componen, sólo una o dos son comunes a la partícula Pandoravirus.
Otra diferencia primordial entre los dos virus, explica la nota de prensa del CNRS, es la forma en que se replican en el interior de las células de ameba. Mientras Pandoravirus requiere la participación de muchas funciones del núcleo de la célula ameba para replicarse, el proceso de multiplicación de Pithovirus se produce principalmente en el citoplasma (fuera del núcleo) de la célula infectada, de una manera similar al comportamiento de los virus de ADN grandes, tales como los de la familia Megaviridae.
Paradójicamente, a pesar de tener un genoma más pequeño que Pandoravirus, Pithovirus parece ser menos dependiente de la maquinaria celular de la ameba para propagarse. El grado de autonomía de los virus gigantes respecto a la célula huésped no parece por tanto estar correlacionado con el tamaño de su genoma, sino con el tamaño de la partícula que los transporta.
Enterrado bajo tierra, este virus gigante, que es inofensivo para los seres humanos y los animales, ha sobrevivido congelado durante más de 30.000 años. Aunque su tamaño y forma de ánfora recuerdan al Pandoravirus, el análisis de su genoma y de su mecanismo de replicación demuestra que es muy diferente.
Tres familias distintas de virus gigantes
Este trabajo hace que ascienda a tres el número de familias distintas de virus gigantes. Con las familias Megaviridae (representada en particular por Mimivirus, descubierto en 2003) y Pandoraviridae, los investigadores pensaban que habían clasificado toda la diversidad de virus gigantes (los únicos virus visibles al microscopio óptico, ya que su diámetro es superior a 0,5 micras).
Estos virus, que infectan a amebas tales como la Acanthamoeba, contienen un número muy grande de genes en comparación con los virus comunes (como la gripe o el VIH, que sólo contienen unos diez genes). Su genoma es aproximadamente del mismo tamaño o incluso mayor que el de muchas bacterias.
Al estudiar una muestra del suelo congelado del extremo noreste de Siberia, en la región autónoma de Chukotka, los investigadores se sorprendieron al descubrir un nuevo virus gigante con más de 30.000 años (contemporáneo de la extinción del hombre de Neandertal), al que han llamado Pithovirus sibericum. Debido a su forma de ánfora, similar a la del Pandoravirus, los científicos pensaron inicialmente que se trataba de un nuevo miembro -aunque ciertamente antiguo- de esta familia.
Sin embargo, el análisis del genoma demostró que este no es el caso: no existe una relación genética entre ambos. Aunque es grande para ser un virus, el genoma del Pithovirus contiene mucho menos genes (alrededor de 500) que el genoma del Pandoravirus (hasta 2500). Los investigadores también analizaron la composición en proteínas (proteoma) de la partícula Pithovirus (1,5 micras de largo y 0,5 micras de ancho) y encontraron que de los cientos de proteínas que la componen, sólo una o dos son comunes a la partícula Pandoravirus.
Otra diferencia primordial entre los dos virus, explica la nota de prensa del CNRS, es la forma en que se replican en el interior de las células de ameba. Mientras Pandoravirus requiere la participación de muchas funciones del núcleo de la célula ameba para replicarse, el proceso de multiplicación de Pithovirus se produce principalmente en el citoplasma (fuera del núcleo) de la célula infectada, de una manera similar al comportamiento de los virus de ADN grandes, tales como los de la familia Megaviridae.
Paradójicamente, a pesar de tener un genoma más pequeño que Pandoravirus, Pithovirus parece ser menos dependiente de la maquinaria celular de la ameba para propagarse. El grado de autonomía de los virus gigantes respecto a la célula huésped no parece por tanto estar correlacionado con el tamaño de su genoma, sino con el tamaño de la partícula que los transporta.
Análisis profundo
El análisis en profundidad de Pithovirus demostró que tiene casi nada en común con los virus gigantes que habían sido caracterizados previamente. Esto lo convierte en el primer miembro de una nueva familia de virus, elevándose a tres el número de familias distintas de virus gigantes conocidas hasta la fecha.
Este descubrimiento, producido muy poco tiempo después del de Pandoravirus, sugiere que los virus con forma de ánfora son quizás tan diversos como virus icosaédricos, que están entre los más extendidos en la actualidad. Esto demuestra lo incompleto de nuestro conocimiento sobre la biodiversidad microscópica cuando se trata de explorar nuevos entornos.
Por último , el estudio demuestra que los virus pueden sobrevivir en el permafrost (capa permanentemente congelada del suelo encontrado en las regiones árticas) casi en periodos geológicos de tiempo, es decir, durante más de 30.000 años (correspondientes al Pleistoceno Tardío).
Estos resultados tienen implicaciones importantes en términos de riesgos para la salud pública relacionados con la explotación de los recursos mineros y energéticos en las regiones circumpolares. El resurgimiento de virus que se consideran erradicados, como la viruela, cuyo proceso de replicación es similar al de Pithovirus, ya no es sólo un tema de ciencia ficción.
La probabilidad de este tipo de escenario tiene que ser valorada de forma realista. Con el apoyo de la infraestructura de France-Genomique, creada como parte de las inversiones nacionales para el programa Future, el Laboratorio de Información Genómica y Estructural ya está trabajando en el tema a través de un estudio metagenómico del permafrost.
El análisis en profundidad de Pithovirus demostró que tiene casi nada en común con los virus gigantes que habían sido caracterizados previamente. Esto lo convierte en el primer miembro de una nueva familia de virus, elevándose a tres el número de familias distintas de virus gigantes conocidas hasta la fecha.
Este descubrimiento, producido muy poco tiempo después del de Pandoravirus, sugiere que los virus con forma de ánfora son quizás tan diversos como virus icosaédricos, que están entre los más extendidos en la actualidad. Esto demuestra lo incompleto de nuestro conocimiento sobre la biodiversidad microscópica cuando se trata de explorar nuevos entornos.
Por último , el estudio demuestra que los virus pueden sobrevivir en el permafrost (capa permanentemente congelada del suelo encontrado en las regiones árticas) casi en periodos geológicos de tiempo, es decir, durante más de 30.000 años (correspondientes al Pleistoceno Tardío).
Estos resultados tienen implicaciones importantes en términos de riesgos para la salud pública relacionados con la explotación de los recursos mineros y energéticos en las regiones circumpolares. El resurgimiento de virus que se consideran erradicados, como la viruela, cuyo proceso de replicación es similar al de Pithovirus, ya no es sólo un tema de ciencia ficción.
La probabilidad de este tipo de escenario tiene que ser valorada de forma realista. Con el apoyo de la infraestructura de France-Genomique, creada como parte de las inversiones nacionales para el programa Future, el Laboratorio de Información Genómica y Estructural ya está trabajando en el tema a través de un estudio metagenómico del permafrost.
Referencia bibliográfica:
M. Legendre, J. Bartoli, L. Shmakova, S. Jeudy, K. Labadie, A. Adrait, M. Lescot, O. Poirot, L. Bertaux, C. Bruley, Y. Coute, E. Rivkina, C. Abergel, J.-M. Claverie. Thirty-thousand-year-old distant relative of giant icosahedral DNA viruses with a pandoravirus morphology. Proceedings of the National Academy of Sciences (2014). DOI: 10.1073/pnas.1320670111.
M. Legendre, J. Bartoli, L. Shmakova, S. Jeudy, K. Labadie, A. Adrait, M. Lescot, O. Poirot, L. Bertaux, C. Bruley, Y. Coute, E. Rivkina, C. Abergel, J.-M. Claverie. Thirty-thousand-year-old distant relative of giant icosahedral DNA viruses with a pandoravirus morphology. Proceedings of the National Academy of Sciences (2014). DOI: 10.1073/pnas.1320670111.
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