Due gruppi di protisti marini ingeriscono virus


Due gruppi di protisti marini ingeriscono virus

Gli scienziati hanno utilizzato la genomica della singola cellula per dimostrare che due gruppi di protisti marini poco conosciuti ingeriscono regolarmente virus. Ipotizzano che questo serva ad assorbire fosforo e azoto, cioè usando i virus come cibo. Questa scoperta ha importanti implicazioni per la nostra comprensione delle reti alimentari oceaniche e dei cicli del carbonio.

I virus si verificano in numero astronomico ovunque sulla Terra, dall'atmosfera all'oceano più profondo. Sorprendentemente, considerando l'abbondanza e la ricchezza di nutrienti dei virus, nessun organismo è noto per usarli come cibo. In Frontiers in Microbiology, (1) i ricercatori pubblicano la prima prova convincente che due gruppi di protisti marini ecologicamente importanti, choanozoa e picozoi, sono mangiatori di virus, catturando la loro “preda” attraverso la fagocitosi (cioè inghiottendo).

«I nostri dati mostrano che molte cellule protiste contengono DNA di un'ampia varietà di virus non infettivi che non sono batteri. In pratica, essi si nutrono di virus piuttosto che di batteri. È stata una grande sorpresa, poiché questi risultati vanno contro l'attuale opinioni predominanti sul ruolo dei virus e dei protisti nelle reti alimentari marine», afferma l'autore corrispondente, il dott. Ramunas Stepanauskas, (2) direttore del Single Cell Genomics Center del Bigelow Laboratory for Ocean Sciences di East Boothbay, Maine, USA.

Stepanauskas e colleghi hanno campionato l'acqua di mare di superficie da due siti: l'Atlantico nordoccidentale nel Golfo del Maine, negli Stati Uniti, nel luglio 2009 e il Mediterraneo al largo della Catalogna, in Spagna, nel gennaio e nel luglio 2016. Essi hanno utilizzato moderni strumenti di genomica a cellula singola per sequenziare il DNA totale da 1.698 protisti individuali in acqua. Ciascuno dei risultanti dei genomi amplificati singoli (SAGs) è costituito dal genoma di un singolo protista, con o senza DNA associato: ad esempio, da simbionti, prede ingerite o virus o batteri attaccati al suo esterno. La tecnica è molto sensibile, ma non mostra direttamente il tipo di relazione tra un protista e i suoi associati.

I ricercatori hanno trovato una serie di protisti tra cui alveolati, stramenopili, clorofite, cercozoi, picozoi e coanozoi. Il 19% dei SAGs (Single Amplified Genomes) del Golfo del Maine e il 48% di quelli del Mediterraneo erano associati al DNA batterico, suggerendo che questi protisti avevano mangiato batteri. Più comuni erano le sequenze virali, riscontrate nel 51% dei SAGs del Golfo del Maine e nel 35% di quelli del Mediterraneo, con una frequenza di 1-52 tipi di virus per protista. La maggior parte proveniva da virus noti per infettare i batteri, che presumibilmente rappresentano i parassiti delle prede batteriche dei protisti.

Ma i choanozoa e i picozoi, che si trovavano solo nel campione del Golfo del Maine, erano diversi. Questi gruppi, nessuno dei quali ha cloroplasti, sono poco conosciuti. I choanozoa (3-10 µm; noti anche come choanoflagellati), sono di grande interesse evolutivo in quanto i parenti viventi più vicini di animali e funghi. I minuscoli (fino a 3 µ) picozoi furono scoperti per la prima volta venti anni fa e originariamente conosciuti come picobilifiti. Fino ad ora, le loro fonti di cibo erano un enigma, poiché il loro apparato di alimentazione è troppo piccolo per i batteri, ma abbondante per i virus, la maggior parte dei quali è inferiore a 150 nm.

Ognuno dei SAGs choanozoa e picozoa era associato a sequenze virali di batteriofagi e virus CRESS-DNA, ma per lo più senza DNA batterico, mentre le stesse sequenze sono state trovate in una grande diversità di specie.

«È molto improbabile che questi virus siano in grado di infettare tutti i protisti in cui sono stati trovati», afferma la dott.ssa Julia Brown, ricercatrice presso il Bigelow Laboratory for Ocean Sciences e coautrice dello studio.

Gli autori concludono che i choanozoa e i picozoi mangiano abitualmente virus.

la dottoressa Brown spiega: «I virus sono ricchi di fosforo e azoto e potrebbero potenzialmente essere un buon complemento a una dieta ricca di carbonio che potrebbe includere prede cellulari o colloidi marini ricchi di carbonio. La rimozione dei virus dall'acqua può ridurre il numero di virus disponibili per infettare altri organismi, mentre trasporta il carbonio organico all'interno delle particelle virali più in alto nella catena alimentare. La ricerca futura potrebbe considerare se i protisti, che consumano virus, accumulano sequenze di DNA dai loro virus preda all'interno del proprio genoma, o considera come potrebbero proteggersi dalle infezioni».

Riferimenti:

(1) Single Cell Genomics Reveals Viruses Consumed by Marine Protists

(2) Ramunas Stepanauskas

Descrizione foto: Campionamento dell'acqua di mare nel Golfo del Maine / Lavoro in un laboratorio di genomica unicellulare. - Credit: Ramunas Stepanauskas and coauthors.

Autore traduzione riassuntiva e adattamento linguistico: Edoardo Capuano / Articolo originale: Choanozoan and picozoan marine protists are probably virus eaters – study

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