A medida que los seres humanos alteran el clima y los ecosistemas del planeta, los científicos están estudiando la historia de la Tierra para ayudar a predecir lo que puede suceder a raíz del cambio climático. Para ello, las estructuras de hielo masivas como los glaciares sirven como congeladores de la naturalezaarchivando registros detallados de climas y ecosistemas pasados, incluidos virus.
Somos un equipo de microbiólogos y paleoclimatólogos que estudian microorganismos antiguos, incluidos virus preservados en el hielo de los glaciares. Junto con nuestros colegas Lonnie Thompson, y Virginia Rich y otros investigadores de la Grupo de Paleoclimatología de Núcleos de Hielo En la Universidad Estatal de Ohio, investigamos las interacciones entre los virus y su entorno archivado en núcleos de hielo de la Glaciar Guliya en la meseta tibetana.
Al vincular los genomas de comunidades virales antiguas con condiciones climáticas específicas preservadas en el hielo glaciar, nuestra investigación recientemente publicada ofrece información sobre cómo estas Los virus se han adaptado a los cambios en la Tierra. clima en los últimos 41.000 años.
Los núcleos de hielo que preservan la historia de la Tierra están desapareciendo.
Leyendo la historia en los genes virales
Nosotros principalmente metagenomas usados – colecciones de genomas que capturan el contenido genético total de todos los microorganismos presentes en muestras ambientales – para reconstruir genomas virales de nueve intervalos de tiempo distintos dentro del núcleo de hielo de Guliya. Estos horizontes temporales abarcan tres ciclos principales de frío a calor, lo que brinda una oportunidad única para observar cómo han cambiado las comunidades virales en respuesta a diferentes condiciones climáticas.
A través de nuestros análisis, recuperamos los genomas de los equivalente a 1.705 especies de virusexpandiendo los virus antiguos preservados en los glaciares conocidos más de cincuenta veces.
Sólo alrededor de una cuarta parte De las especies virales que encontramos, compartían similitudes a nivel de especie con cualquiera de los virus identificados en casi 1000 metagenomas capturados previamente en conjuntos de datos globales. La mayoría de estas especies superpuestas también eran de la meseta tibetana. Esto sugiere que al menos algunos virus preservados en el glaciar Guliya se originaron localmente en la región, pero también habla de la relativa falta de virus glaciares en las bases de datos disponibles.
Utilizando estos nuevos genomas de referencia, intentamos “leer” sus historias.
Un hallazgo clave fue que Las comunidades virales variaban de modo significativo entre los períodos climáticos fríos y cálidos. La comunidad más diferenciada de especies virales en el glaciar apareció hace unos 11.500 años, coincidiendo con la importante transición de la Última Etapa Glacial al Holoceno. Esto sugiere que las condiciones climáticas únicas durante los períodos fríos y cálidos influyeron profundamente en la composición de las comunidades virales. Nuestra hipótesis es que estas influencias probablemente se debieron a que los virus de otros lugares llegaron al lugar debido a los cambios en los patrones de viento y a las presiones de selección derivadas de los cambios de temperatura en el glaciar.
Profundizando más, determinamos a continuación cómo interactuaban los virus con sus huéspedes. Para ello, utilizamos modelos informáticos para comparar los genomas virales con los genomas de otros microbios que también se encuentran en este entorno. Descubrimos que los virus infectado constantemente Flavobacteriaun linaje de bacterias que se encuentran comúnmente en ambientes glaciares.
Los glaciares son archivos de la naturaleza. Puneet Vikram Singh/Moment vía Getty Images
También aprendimos que los virus del glaciar Guliya deben “robar” genes de sus huéspedes para manipular sus metabolismos. En los genomas virales se encuentran codificados 50 genes metabólicos auxiliares relacionados con el metabolismo, incluida la síntesis y descomposición de vitaminas, aminoácidos y carbohidratos. Algunos de estos genes fueron abundantes en los nueve intervalos de tiempo estudiados, lo que sugiere que ayudan a los huéspedes microbianos a hacer frente a las duras condiciones de las superficies de los glaciares y, por lo tanto, mejoran la aptitud viral.
Por lo tanto, los virus no sólo infectan y matan células, sino que probablemente también alteran la aptitud de sus huéspedes durante la infección, lo que a su vez influye en su capacidad para sobrevivir en las condiciones extremas de los entornos glaciares.
El cambio climático a lo largo del tiempo
Nuestros hallazgos ofrecen una perspectiva novedosa sobre cómo la vida, en forma de virus, ha respondido a los cambios climáticos durante decenas de miles de años.
Comprender estas interacciones ancestrales brinda una oportunidad única para futuras investigaciones tanto en virología como en ciencia climática. Al estudiar cómo respondieron los virus antiguos a los cambios climáticos pasados, los investigadores pueden obtener información valiosa sobre cómo se adaptan los virus al cambio climático global actual.
Creemos que el hielo glaciar, al capturar información sobre los microorganismos y sus ecosistemas a lo largo del tiempo en cada capa, sigue siendo un recurso fundamental para desentrañar la historia del clima de la Tierra y la vida que ha sustentado, especialmente como reservas de hielo glaciar. disminuir rápidamente.
Zhi-Ping Zhong es investigador asociado en el Centro de Investigación Polar y Climática de la Universidad Estatal de Ohio. Ellen Mosley-Thompson es profesora de Geografía en la Universidad Estatal de Ohio. Lonnie Thompson es profesor distinguido de Ciencias de la Tierra en la Universidad Estatal de Ohio. Matthew Sullivan es profesor de Microbiología en la Universidad Estatal de Ohio. Virginia Rich es profesora asociada de Microbiología en la Universidad Estatal de Ohio. Este artículo se vuelve a publicar de La conversación bajo una Licencia Creative Commons. Lea el Artículo original.