Un recente studio condotto dai ricercatori della Rosenstiel School of Marine, Atmospheric and Earth Science dell’Università di Miami ha gettato nuova luce sul ruolo cruciale dei virus giganti negli ecosistemi marini. In particolare, i ricercatori hanno identificato ben 230 nuovi virus giganti analizzando dati metagenomici marini disponibili pubblicamente, provenienti da grandi progetti di campionamento oceanico a livello globale, che coprono aree marine dall’Artico all’Antartico. Questo lavoro rappresenta un passo significativo nella comprensione della diversità virale presente negli oceani e del ruolo che tali virus svolgono nella regolazione delle popolazioni microbiche e nei processi biochimici marini.
I virus giganti, oggetto di crescente interesse scientifico, sono noti per infettare protisti marini come alghe, amebe e flagellati, organismi unicellulari fondamentali per gli equilibri ecologici oceanici, poiché costituiscono la base della rete alimentare. Nonostante la loro importanza ecologica, questi virus sono stati a lungo trascurati a causa delle limitazioni tecniche degli strumenti bioinformatici tradizionali, che non riuscivano a identificarli efficacemente nei dati ambientali. Per colmare questa lacuna, i ricercatori hanno sviluppato BEREN (Bioinformatic tool for Eukaryotic virus Recovery from Environmental metageNomes), uno strumento innovativo progettato per riconoscere e ricostruire i genomi dei virus giganti dai dataset di sequenziamento ambientale.
L’utilizzo di BEREN ha permesso non solo di individuare nuovi virus, ma anche di annotarne i genomi, rivelando oltre 530 nuove proteine funzionali. Tra queste, spiccano nove proteine coinvolte direttamente nella fotosintesi, un processo tradizionalmente associato esclusivamente agli organismi cellulari. Questa scoperta suggerisce che i virus giganti potrebbero avere la capacità di manipolare profondamente il metabolismo dei loro ospiti, influenzando la fotosintesi e altri processi metabolici cruciali durante l’infezione. Una tale capacità di interferenza potrebbe avere ripercussioni significative sulla biogeochimica marina e sugli equilibri ecologici degli oceani.
Secondo Mohammad Moniruzzaman, professore associato e coautore dello studio, comprendere meglio il ruolo dei virus giganti negli oceani è fondamentale per prevedere e possibilmente gestire eventi dannosi come le fioriture algali, che rappresentano un rischio crescente per la salute umana, soprattutto in aree vulnerabili come le coste della Florida. Poiché questi virus influenzano direttamente il fitoplancton — la base della catena alimentare marina — la loro attività può avere effetti a catena su tutta la rete trofica e sugli ecosistemi acquatici nel loro complesso. Benjamin Minch, autore principale dello studio e dottorando presso l’Università di Miami, ha sottolineato come l’analisi genomica abbia mostrato che molti virus giganti possiedono geni associati a funzioni metaboliche avanzate, come il metabolismo del carbonio, rafforzando l’ipotesi che essi giochino un ruolo sproporzionato nel modellare il funzionamento cellulare dei loro ospiti e, di conseguenza, nell’intero ciclo dei nutrienti negli oceani.
Lo studio è stato possibile grazie alla potenza di calcolo del supercomputer Pegasus, fornito dal Frost Institute for Data Science and Computing (IDSC) dell’Università di Miami. Grazie a questo sistema, i ricercatori hanno potuto processare e assemblare grandi metagenomi marini, spesso superiori a un gigabase per singola libreria di dati, riuscendo così a ricostruire centinaia di comunità microbiche in diversi habitat marini. Oltre a migliorare la nostra comprensione del mondo microbico marino, i risultati di questa ricerca aprono nuove prospettive anche nel campo della biotecnologia. Alcune delle funzioni virali recentemente identificate potrebbero infatti rappresentare nuovi enzimi di interesse industriale o medico.
La loro ricerca rappresenta un importante contributo alla virologia ambientale e potrebbe aiutare a sviluppare nuovi strumenti per monitorare inquinamento, fioriture algali e potenziali agenti patogeni nei nostri mari e corsi d’acqua.
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