Cuando hablamos de la especie que podría dominar la Tierra, mencionamos en primer lugar a las bacterias, los primeros organismos que habitaron nuestro planeta y que han logrado perpetuarse a lo largo de su historia.

Las bacterias jugaron un papel clave en el desarrollo de la vida terrestre, pues en el pasado, cuando la Tierra era un mundo vacío, estas se encargaron de producir el oxígeno durante miles de millones de años, gracias a lo cual surgieron diferentes especies.

Pero aún hoy son importantes. Estos microorganismos no solo nos antecedieron, sino que de cierto modo forman parte de nosotros. Hemos mencionado en varias oportunidad que nuestro cuerpo coexiste con millones y millones de bacterias que conforman nuestro microbioma, y estas ejercen funciones específicas en el proceso digestivo, por ejemplo, así como en el mantenimiento del pH de nuestra piel.

Pero más allá de eso, aún hacen su aporte en el desplazamiento de carbono, nitrógeno y otros nutrientes en nuestro planeta, dentro y fuera de los océanos, lo que a su vez influye en los climas.

Además, las bacterias también contraen virus, como los humanos, y esto en especial ha llamado la atención de los científicos, quienes se han interesado en conocer el efecto de estos al infectar a las bacterias y su influencia en el sistema de reciclaje global que configura los climas de nuestro planeta.

Tal como comenta Maureen Coleman, profesora asistente de ciencias geofísicas, cuya investigación pionera explora las interacciones entre los microbios, la ecología y el clima:

“Hay diez mil millones de virus en cada litro de agua de mar. Lo hemos sabido durante al menos 20 o 30 años, pero tenemos muy poca idea de lo que están haciendo y de cómo afectan los ciclos globales de carbono”.

Coleman lideró un equipo de investigación de la Universidad de Chicago que se encargó de demostrar que, en efecto, las cianobacterias infectadas con virus, siguen su proceso de extraer nitrógeno del ambiente y procesándolo de modo que puedan producirse más virus. El artículo fue publicado este mes en la revista Proceedings of the National Academy of Sciences.

Las cianobacterias infectadas usan el nitrógeno para producir más virus

Por cada célula bacteriana hay muchos virus que compiten por nutrientes. En vista de ello, los virus las infectan y las utilizan para hacer más copias de sí mismos para propagarse posteriormente.

Como bien sabemos, el nitrógeno es uno de los elementos más importante para la vida. En esta investigación, los científicos querían saber qué influencia tenían los virus en el uso de nitrógeno de las bacterias.

Para ello, utilizaron como población de referencia las cianobacterias, un grupo de bacterias que viven en los océanos de todo el mundo y son capaces de realizar la fotosíntesis oxigénica, un proceso crucial para el proceso evolutivo en la Tierra.

Jacob Waldbauer, profesor asistente de la familia Neubauer y coautor del estudio, explica que la mitad de la fijación de carbono ocurre en los océanos y gran parte de ello es gracias a las cianobacterias:

“La mitad de toda la fijación de carbono ocurre en los océanos, y las cianobacterias son un jugador extremadamente importante en ese ciclo. Necesitamos una comprensión básica de lo que afecta su función y productividad, y sabemos muy poco acerca de los roles que juegan los virus”.

En sus experimentos, los investigadores alimentaron cianobacterias con nitrógeno, las infectaron con algunos virus  y luego de ello las expusieron a un tipo diferente de nitrógeno. De esta forma, esperaban podían rastrear exactamente la cantidad de nitrógeno que absorbían las bacterias luego de infectarse y dónde se usaba.

Encontraron que las bacterias infectadas también lograron absorber una gran cantidad de nitrógeno, aunque este se destinó únicamente a la reproducción del virus y no a producir proteínas para la célula huésped. Sin embargo, el estudio no abarcó si esta cantidad superaba a la absorbida por bacterias no infectadas.

“No hemos apreciado que también adquiera nutrientes para sus propios fines del medio ambiente. Está claro que el virus está reprogramando las células huésped de manera que podría tener consecuencias para el destino de los nutrientes en el sistema”.

Suena bastante aterrador si consideramos un escenario en el que la infección de organismos tan importantes como las cianobacterias con virus se vuelve más frecuente. Estas seguirían absorbiendo nitrógeno, pero solo para producir más virus. Las consecuencias aún son desconocidas. Pero aparte, ¿cómo influiría ello en el clima?

“Hay mucho más en la historia. Pero incluso a partir de este estudio, está claro que cambian la forma en que los ecosistemas usan los nutrientes, y que necesitamos saber cómo queremos entender el clima”.

El siguiente paso parece ser determinar si una célula bacteriana infectada con virus consume más nitrógeno que una sana. También si los diferentes tipos de virus tienen el mismo efecto sobre ellas, así como la influencia de factores como la temperatura, a causa del inminente calentamiento que experimentan los océanos.

Referencias:

Nitrogen sourcing during viral infection of marine cyanobacteria. https://www.pnas.org/content/early/2019/07/12/1901856116

Could viruses affect climate? New study probes effects on global nutrient cycle. https://news.uchicago.edu/story/could-viruses-affect-climate-new-study-probes-effects-global-nutrient-cycle