Metagenomic characterization of viral communities across coastal matrices highlights bivalves as integrative sentinel hosts within a One Health framework

Declaração do Problema
A vigilância eficaz de "Saúde Única" (One Health) requer a compreensão das dinâmicas virais interconectadas entre reservatórios ambientais, hospedeiros invertebrados e populações de vertebrados em ecossistemas costeiros. Embora os mamíferos marinhos sejam reconhecidos como espécies sentinelas para a saúde do ecossistema, e os bivalves sejam estabelecidos bioacumuladores de poluentes químicos e bacterianos, há uma necessidade de uma caracterização de base não direcionada das comunidades virais através dessas matrizes interconectadas. Especificamente, o estudo aborda a lacuna na compreensão de como as assinaturas virais circulam entre a água ambiental, bivalves filtradores (ostras e mexilhões) e mamíferos marinhos, e se os bivalves podem servir como hospedeiros sentinelas integrativos para a detecção de sinais virais associados a vertebrados sem a necessidade de amostragem invasiva da fauna silvestre.

Metodologia
O estudo empregou uma abordagem de sequenciamento metagenômico de leitura longa (long-read) por nanoporos para caracterizar as comunidades virais em 523 amostras de dois ecossistemas costeiros distintos: a Baía de Barataria, Louisiana, e a Baía de San Diego, Califórnia.

• Coleta de Amostras: As amostras incluíram água ambiental (n=14), bivalves (230 ostras Eastern, Crassostrea virginica; 263 mexilhões da Califórnia, Mytilus californianus) e amostras clínicas de mamíferos marinhos (fezes e soro agrupados de golfinhos-nariz-de-garrafa e leões-marinhos da Califórnia).
• Concentração e Extração Viral: As amostras de água passaram por pré-filtração (0,8/0,2 µm) seguida de ultrafiltração por fibra oca (HFUF) e concentração via filtração automatizada. Os tecidos do hepatopâncreas dos bivalves foram homogeneizados e processados de forma semelhante. As fezes e o soro dos mamíferos marinhos foram processados utilizando protocolos estabelecidos.
• Controle de Qualidade: Experimentos de spike de matriz com os bacteriófagos MS2 (ssRNA) e PhiX174 (ssDNA) foram realizados para avaliar a eficiência de recuperação viral, que variou de 0,22% a 83,63%, dependendo do fago e da matriz de água.
• Sequenciamento e Bioinformática: Os ácidos nucleicos foram amplificados aleatoriamente usando amplificação de primer único independente de sequência (SISPA) e sequenciados na plataforma Oxford Nanopore PromethION. A análise bioinformática envolveu a depleção do hospedeiro usando genomas de referência para as espécies específicas do hospedeiro, seguida pela classificação viral através do pipeline Hecatomb. As Unidades Operacionais Taxonômicas virais (vOTUs) foram definidas pelo agrupamento de contigs em 95% de identidade de nucleotídeos médios (ANI). As análises estatísticas envolveram testes de Kruskal–Wallis para riqueza, PERMANOVA para composição de comunidade e Escalonamento Multidimensional Não Métrico (NMDS) para ordenação.

Principais Resultados

• Saída de Sequenciamento: O estudo gerou mais de 282 milhões de leituras, identificando 198.507 unidades operacionais taxonômicas virais (vOTUs).
• Riqueza Viral: A riqueza viral variou significamente entre os tipos de amostras. A água ambiental exibiu a maior diversidade, enquanto o soro de mamíferos marinhos apresentou a menor. As comunidades associadas aos bivalves exibiram riqueza intermediária.
• Composição da Comunidade:
  • Água: Dominada por sequências com associações de hospedeiros desconhecidos (~69–84%), com contribuições menores de bacteriófagos e vírus de algas.
  • Fezes: Fortemente enriquecidas em bacteriófagos (~90–98%), refletindo associações com o microbioma intestinal.
  • Bivalves: Contiveram assembleias mistas. As ostras mostraram 57% de sequências de hospedeiros desconhecidos, ~27,5% de bacteriófagos e ~15,5% de vírus eucarióticos. Os mexilhões foram dominados por sequências desconhecidas (80,6%).
• Dinâmicas Temporais: Os mexilhões da Baía de San Diego mantiveram assinaturas virais dominantes estáveis (notadamente Orthoherpesviridae e Dicistroviridae) através dos períodos de amostragem (2020 e 2024). Em contraste, as ostras e a água da Baía de Barataria exibiram uma rotatividade sazonal mais forte, com mudanças em táxons associados a herpesvírus, vírus de algas e vírus de RNA marinhos.
• Estruturação Ecológica: As análises de NMDS e PERMANOVA revelaram estruturação significativa por tipo de amostra. Notavelmente, as comunidades virais associadas aos bivalves sobrepuseram-se significativamente com os viromas de mamíferos marinhos, sugerindo sinais virais ambientais compartilhados.

Significância e Alegações
O artigo afirma fornecer uma caracterização de base fundamental da diversidade viral através de matrizes costeiras usando metagenômica de leitura longa. A principal significância reside na demonstração de que os bivalves filtradores atuam como "hospedeiros sentinelas integrativos". A sobreposição observada entre as comunidades virais associadas aos bivalves e os viromas de mamíferos marinhos sugere que ostras e mexilhões podem acumular e refletir sinais virais associados a vertebrados do ambiente circundante.

Os autores postulam que essa capacidade apoia o uso de bivalves como ferramentas não invasivas para vigilância de Saúde Única, potencialmente permitindo o monitoramento de sinais virais associados a vertebrados e a detecção precoce de riscos de transbordamento (spillover) zoonótico na interface vida selvagem–ambiente. No entanto, o artigo mantém explicitamente uma postura modesta, esclarecendo que estes achados representam uma vigilância ambiental descritiva. A detecção de material genético viral não confirma infectividade, transmissão ativa ou desfechos de doenças diretos. O estudo estabelece um framework metodológico e dados de base para informar futuros esforços de monitoramento direcionado, em vez de provar vias de transmissão direta.