A novel virus lineage is abundant in metaviromes from Dehalococcoides-containing mixed cultures

En las profundidades oscuras y sin oxígeno de las aguas subterráneas y los sedimentos de los ríos, un grupo especializado de bacterias trabaja incansablemente para limpiar la contaminación provocada por el hombre. Estos trabajadores microscópicos, conocidos como Dehalococcoides, consumen productos químicos clorados tóxicos que se han filtrado en la tierra, descomponiéndolos y volviéndolos inofensivos. Son esenciales para restaurar sitios contaminados, pero también son frágiles y difíciles de estudiar de forma aislada. Como todos los seres vivos, estas bacterias no son solo células estáticas; están interactuando constantemente con un mundo oculto de material genético que se mueve entre ellas. Este material genético móvil puede pensarse como una biblioteca de instrucciones que las bacterias pueden intercambiar, tomar prestadas o llevar consigo, cambiando a veces su funcionamiento o ayudándolas a sobrevivir en condiciones adversas. Comprender qué vive dentro y alrededor de estas bacterias es crucial, porque las herramientas que utilizan para sobrevivir y limpiar nuestro entorno se encuentran a menudo ocultas dentro de estos diminutos y cambiantes paquetes genéticos.

Los científicos han sabido durante mucho tiempo que los Dehalococcoides portan una cantidad sorprendente de este material genético móvil, a pesar de tener genomas muy pequeños. Un nuevo estudio se ha centrado ahora en una familia específica y abundante de estos elementos, a la que los investigadores han denominado IME1. Al examinar muestras de un cultivo mixto de bacterias conocido como KB-1, donde prosperan los Dehalococcoides, el equipo descubrió que estos elementos no son solo curiosidades raras, sino que son en realidad la forma dominante de material genético encontrado en las fracciones virales de la muestra. Los investigadores analizaron veintiuno de estos elementos, veinte de Dehalococcoides y uno de una bacteria relacionada llamada Dehalogenimonas alkenigignens. Descubrieron que cada uno de estos elementos es un fragmento sustancial de código genético, con un tamaño que oscila entre 20.930 y 28.058 pares de bases. Estos elementos existen en dos formas: a veces están cosidos directamente al propio ADN de la bacteria y otras veces flotan libremente como bucles circulares fuera del genoma principal.

Cuando el equipo observó de cerca las proteínas que estos elementos crean, encontró una estructura altamente consistente. Cada uno de los veintiuno de los elementos contenía los mismos catorce grupos de proteínas relacionadas, lo que sugiere un plano compartido y antiguo. Sin embargo, estos elementos no se parecen a los virus típicos que los científicos están acostumbrados a ver. La mayoría de los virus bacterianos tienen forma de diminutos renacuajos con una cabeza y una cola, pero las proteínas codificadas por IME1 carecen de los marcadores específicos que definen a estos virus con cola. En su lugar, el código genético apunta hacia una forma completamente distinta. Los investigadores descubrieron que una de las proteínas clave en estos elementos es muy similar a una máquina de producción de energía específica que se encuentra en los virus bacterianos filamentosos, que son largos, delgados y flexibles. Además, los elementos codifican varias proteínas pequeñas que están diseñadas para perforar las membranas celulares, una característica que también se observa en los virus filamentosos y en ciertos virus que infectan a las arqueas, otro dominio de vida unicelular.

La evidencia de lo que estos elementos son en realidad provino de observar el mundo físico, no solo el código genético. Cuando los investigadores tomaron muestras de la cultura KB-1 y filtraron las partículas virales, encontraron que estos elementos IME1 eran el material genético más abundante presente. Bajo un microscopio electrónico, las fracciones virales revelaron un mar de partículas largas y filamentosas. Esta confirmación visual, combinada con las pistas genéticas, llevó a los investigadores a proponer que el IME1 representa un linaje de virus completamente nuevo. Los describen como virus probablemente de doble cadena y por gemación que adoptan una forma filamentosa. Si bien el estudio confirma que estos elementos están ampliamente distribuidos dentro de las bacterias Dehalococcoides y algunas especies relacionadas en el filo Chlorofexota, parecen estar restringidos a este grupo específico de bacterias y aún no se han encontrado en otros lugares. Este descubrimiento amplía nuestra comprensión del mundo viral, mostrando que, incluso en los entornos más especializados, la naturaleza ha evolucionado formas únicas y abundantes de vida viral que operan de manera diferente de los modelos familiares.