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

Nas profundezas escuras e sem oxigênio dos sedimentos de águas subterrâneas e rios, um grupo especializado de bactérias trabalha incansavelmente para limpar a poluição feita pelo homem. Esses trabalhadores microscópicos, conhecidos como Dehalococcoides, consomem produtos químicos clorados tóxicos que se infiltraram na terra, decompondo-os e tornando-os inofensivos. Elas são essenciais para restaurar locais contaminados, mas também são frágeis e difíceis de estudar isoladamente. Como todos os seres vivos, essas bactérias não são apenas células estáticas; elas estão constantemente interagindo com um mundo oculto de material genético que se move entre elas. Esse material genético móvel pode ser pensado como uma biblioteca de instruções que as bactérias podem trocar, pegar emprestado ou carregar consigo, às vezes mudando como funcionam ou ajudando-as a sobreviver em condições adversas. Compreender o que vive dentro e ao redor dessas bactérias é crucial, porque as ferramentas que elas usam para sobreviver e limpar nosso ambiente estão frequentemente escondidas dentro desses pequenos e mutáveis pacotes genéticos.

Os cientistas há muito sabem que as Dehalococcoides carregam uma quantidade surpreendente desse material genético móvel, apesar de possuírem genomas muito pequenos. Um novo estudo focou agora em uma família específica e abundante desses elementos, a qual os pesquisadores nomearam como IME1. Ao examinar amostras de uma cultura mista de bactérias conhecida como KB-1, onde as Dehalococcoides prosperam, a equipe descobriu que esses elementos não são apenas curiosidades raras, mas são, na verdade, a forma dominante de material genético encontrado nas frações virais da amostra. Os pesquisadores analisaram vinte e um desses elementos, vinte de Dehalococcoides e um de uma bactéria relacionada chamada Dehalogenimonas alkenigignens. Eles descobriram que cada um desses elementos é um pedaço substancial de código genético, variando em tamanho de 20.930 a 28.058 pares de bases. Esses elementos existem em duas formas: às vezes eles estão costurados diretamente no próprio DNA das bactérias e, outras vezes, flutuam livremente como loops circulares fora do genoma principal.

Quando a equipe olhou de perto para as proteínas que esses elementos criam, encontrou uma estrutura altamente consistente. Todos os vinte e um elementos continham os mesmos quatorze grupos de proteínas relacionadas, sugerindo um projeto compartilhado e antigo. No entanto, esses elementos não se parecem com os vírus típicos que os cientistas estão acostumados a ver. A maioria dos vírus bacterianos tem o formato de pequenos tritões com uma cabeça e uma cauda, mas as proteínas codificadas pelo IME1 carecem dos marcadores específicos que definem esses vírus com cauda. Em vez disso, o código genético aponta para uma forma completamente diferente. Os pesquisadores descobriram que uma das proteínas principais nesses elementos é muito semelhante a uma máquina específica de produção de energia encontrada em vírus bacterianos filamentosos, que são longos, finos e flexíveis. Além disso, os elementos codificam várias proteínas pequenas que são projetadas para perfurar membranas celulares, uma característica também vista em vírus filamentosos e em certos vírus que infectam arqueias, um domínio diferente de vida unicelular.

A evidência do que esses elementos realmente são veio de observar o mundo físico, não apenas o código genético. Quando os pesquisadores coletaram amostras da cultura KB-1 e filtraram as partículas virais, descobriram que esses elementos IME1 eram o material genético mais abundante presente. Sob um microscópio eletrônico, as frações virais revelaram um mar de partículas longas e semelhantes a fios. Essa confirmação visual, combinada com as pistas genéticas, levou os pesquisadores a propor que o IME1 representa uma linhagem completamente nova de vírus. Eles os descrevem como sendo provavelmente vírus de fita dupla e por brotamento, que assumem uma forma filamentosa. Embora o estudo confirme que esses elementos são amplamente disseminados dentro das bactérias Dehalococcoides e de algumas espécies relacionadas no filo Chlorofexota, eles parecem estar restritos a esse grupo específico de bactérias e ainda não foram encontrados em outros lugares. Essa descoberta expande nossa compreensão do mundo viral, mostrando que, mesmo nos ambientes mais especializados, a natureza evoluiu formas únicas e abundantes de vida viral que operam de maneira diferente dos modelos familiares.