ANN ARBOR, Michigan.— A más de un kilómetro y medio bajo la superficie del océano, donde las nubes oscuras de agua rica en minerales brotan del fondo del mar en manantiales calientes llamados fuentes hidrotermales, los ejércitos invisibles de virus y bacterias libran una guerra.
Como piratas que abordan un barco cargado de tesoros los virus infectan las células de las bacterias para capturar el botín: pequeños glóbulos de azufre elemental almacenado adentro de las células bacteriales.
En lugar de escapar con su presea los virus fuerzan a las bacterias a que quemen las valiosas reservas de azufre y luego usan la energía liberada para replicarse llenando, eventualmente, la célula de la bacteria al punto de estallido.
“Nuestras conclusiones indican que los virus en la oscuridad de los océanos acceden indirectamente a vastas fuentes de energía en forma de azufre elemental”, dijo el microbiólogo marino y oceanógrafo de la Universidad de Michigan, Gregory J. Dick, cuyo equipo recolectó ácido desoxirribonucleico (DNA) de microbios del mar profundo en muestras de agua marina de sitios de fuentes hidrotermales en el Océano Pacífico occidental y el Golfo de California.
El estudio identifica a los virus como actores clave en los prósperos ecosistemas –que incluyen exóticos gusanos como tubos de 1,80 metros, almejas y mejillones gigantes al igual que camarones— que se congregan en torno a las fuentes hidrotermales en la profundidad del mar.
Además sugieren que los virus actúan como agentes de la evolución en los sistemas quimiosintéticos intercambiando genes con las bacterias, dijo Dick.
“Proponemos la idea de que los virus sirven como un depósito de reserva para la diversidad genética que ayuda a moldear la evolución de las bacterias”, añadió.
Un artículo que resume las conclusiones se publicará, por internet, en la edición del 1 de mayo de la revista Science. El primer autor es Karthik Anantharaman, estudiante doctorado en el laboratorio de Dick en el Departamento de Ciencias Ambientales y de la Tierra.
Se han observado interacciones microbianas similares en las aguas poco profundas del océano entre bacterias fotosintéticas y los virus que son sus predadores. Pero ésta es la primera vez que se ha visto una relación tal en un sistema quimiosintético, es decir uno en el cual los microbios dependen exclusivamente de compuestos inorgánicos, en lugar de la luz del sol, como fuente de energía.
Dick y sus colegas recolectaron muestras de agua durante viajes al Centro Easter Lau Srpeading, en el Pacífico occidental y en la cuenta Guamas del Golfo de California. Un submarino sin tripulación del Instituto Oceanográfico Woods Hole capturó las muestras a una profundidad de más de 1.890 metros, cerca de “chimeneas negras” que eyectan agua marina rica en minerales a temperaturas superiores a los 260 grados Celsius.
Una vez en el laboratorio los investigadores reconstruyeron casi totalmente los genomas de los virus y las bacterias a partir de trozos de DNA recogidos en seis columnas de vapores en las fuentes hidrotermales. Además de la bacteria común SUP05, consumidora de azufre, los científicos encontraron genes de cinco virus hasta entonces desconocidos.
Los datos genéticos indican que los virus se nutren de la SUP05. Esto no es muy sorprendente dado que los virus son las entidades biológicas más abundantes en los océanos y son una causa ubicua de mortalidad entre los microorganismos marinos.
La sorpresa real es que el DNA de los virus contiene genes relacionados estrechamente con los genes que la bacteria SUP05 usa para extraer energía de los compuestos con azufre.
Combinadas con los resultados de estudios anteriores estas conclusiones indican que los virus fuerzan a la SUP05 a usar genes virales similares a la SUP05 para ayudar en el procesamiento de glóbulos almacenados de azufre elemental. A los genes virales similares a los de SUP05 se les llama genes metabólicos auxiliares.
“Nuestra hipótesis es que los virus estimulan el consumo bacterial de este azufre elemental para beneficio de los virus”, dijo la co autora Melissa Duhaime, científica investigadora asistente en el Departamento de Ecología y Biología Evolucionaria de la UM. Las reacciones metabólicas así estimuladas pueden liberar la energía que los virus luego usan para replicarse y propagarse.
“Sospechamos que estos virus, esencialmente, secuestran las células de las bacterias y las hacen consumir el azufre elemental para que los virus puedan propagarse”, dijo Anantharaman.
