Els virus, els habitants més desconeguts del sòl

Aquests organismes suposen una reserva de diversitat genètica important i poden ser claus en els processos biogeoquímics
Virus sòl

Aquests dies tothom parla de virus, així que ens hi unim parlant dels virus del sòl per ampliar el nostre coneixement sobre aquests no-éssers submicroscòpics. Els virus no són organismes vius. Tècnicament, són agents infecciosos endocel·lulars que no sempre són patògens i que no són capaços de créixer i reproduir-se tot sols. És a dir, necessiten un hoste viu (humans, animals o plantes) per replicar-se i sobreviure. Els sòls representen un dels ecosistemes més diversos del planeta, i el seu microbioma està format pel conjunt de comunitats de bacteris, arqueus, virus, fongs i protozous que hi interactuen. És un medi molt heterogeni i discontinu, amb espais porosos ocupats per aire o saturats amb aigua i on els recursos es distribueixen de forma molt irregular, fent que s'hi puguin trobar micro-llocs preferents per al creixement microbià. Pel que fa als virus, hi són abundants (~107-109 virus per gram) i hi ha evidències del seu impacte en l’ecologia microbiana i la biogeoquímica, tant a nivell local com global.

 

Els microorganismes del sòl i la rizosfera juguen un paper important en el cicle dels nutrients i la salut de les plantes. Aleshores, si els virus poden influir en la en la salut (o malaltia) del seus hostes, vol dir que poden afavorir o inhibir les seves contribucionsen els processos on participen. Així, els virus poden contribuir significativament a les xarxes tròfiques relacionades amb la descomposició de la matèria orgànica del sòl, els cicles dels nutrients, les emissions de gasos d’efecte hivernacle i la productivitat agrícola. Malgrat els avenços en els mètodes químics i físics per separar les partícules víriques de la matriu del sòl i de la biota, encara hi ha moltes dificultats tècniques per recuperar i analitzar els virus del sòl en comparació amb els d’altres medis, com el marí, que han estat molt més estudiats. Per això la virologia del sòl encara és una camp on s'ha investigat poc.

Interaccions entre els virus del sòl i altres organismes
Interaccions entre els virus del sòl i altres organismes | Emerson, 2019 (CC)

L’equip de la Universitat de Califòrnia Davis, liderat per la viròloga ambiental Joanne Emerson, treballa utilitzant metagenòmica, bioinformàtica i altres estratègies per reconstruir genomes microbians i virals amb l’objectiu d’estudiar i comparar la composició i funció d’aquestes comunitats en diferents ecosistemes. Els seus estudis més complets s’han desenvolupat en torberes àrtiques, que es troben en zones de permagel. L’augment del seu desgel, relacionat amb el canvi climàtic, dóna lloc a una capa activa -la capa superficial que pateix el desgel estacional- cada cop més profunda. Aquí els processos microbians i, per tant, la degradació de la matèria orgànica amb el corresponent alliberament de CO2, s’acceleren. Quin impacte té això en els virus del al permagel? Doncs que també veuran afectada la seua activitat ja que poden modular l’impacte del desgel augmentant la mortalitat de grups de bacteris dominants o controlant diversos processos metabòlics del cicle del carboni. Aquest estudi també va revelar canvis estructurals en la comunitat viral relacionats amb el gradient d'hàbitats que es forma a través del permafrost amb el desgel.

 

És molt interessant entendre com el mecanisme de replicació del virus afecta els microorganismes del sòl i la seua evolució. Sembla que els virus que afecten els bacteris (bacteriòfags) poden seguir el cicle lític o el lisogènic. En el lític, la infecció viral va seguida gairebé immediatament de la replicació del virus dins de la cèl·lula hoste, seguida de la seva destrucció (lisis) i l’alliberament de totes les rèpliques del virus i el material cel·lular. En canvi, en el cicle lisogènic el material genètic del virus es combina amb el de l'hoste (anomenant-se provirus) sense causar-li cap mal, de forma que es reprodueix passivament amb la cèl·lula fins que, en un moment determinat, el virus s’activa i passa a seguir el cicle lític. Tenir en compte aquestes estratègies de replicació és important: per exemple, la lisis de les cèl·lules es tradueix en mortalitat dels hostes, afectacions en les seues funcions metabòliques i alliberament de nutrients al medi. Existeix la hipòtesi que la majoria dels virus del sòl en zones temperades segueixen el cicle lisogènic. Aquesta hipòtesi, però, encara no s’ha provat suficientment malgrat que la comunitat científica es pregunta en quines condicions ambientals els virus són induïts i si els canvis de lisogènia a lisis són regulars, ja que les conseqüències a nivell ecosistèmic podrien ser ben diferents a les que s’han estudiant en ecosistemes marins, on la lisis domina l’ecologia viral.

Sòl
Sòl | Live Science (flickr)

Recentment, Emerson ha publicat un article on parla amb to esperançador sobre virus del sòl. Reconeix que encara no s’han estudiat prou quines són les seves contribucions i les de la rizosfera en les funcions dels agroecosistemes ni en els resultats de producció (salut i qualitat del cultiu o la productivitat). No obstant això, la professora pronostica que en els propers anys es tindrà una comprensió molt més àmplia de la biodiversitat viral i la seua ecologia. S’espera que, si els estudis s’amplien a un ventall de sòls agrícoles i naturals, es millorarà la comprensió del cicles biogeoquímics en els ecosistemes terrestres i es podrà començar a pensar en com aplicar aquests coneixements a la productivitat vegetal.