Desvelant la matèria fosca viral

Un estudi global descobreix desenes de milers de virus d'ARN desconeguts en ciutats de tot el món, aportant noves claus sobre l'evolució dels virus i futures amenaces per a la salut pública.

Temps de lectura: 5 min

Quan la majoria de la gent pensa en els virus, ho fa en malalties. Tanmateix, els virus són a tot arreu: als oceans, els sòls, els boscos, les aigües residuals i fins i tot a les superfícies que toquem cada dia. De fet, s'estima que existeixen 10³¹ virus al planeta, dels quals només s'ha identificat una diminuta fracció.

Aquesta enorme diversitat viral desconeguda ha estat batejada com la "matèria fosca viral". Gràcies als avenços recents en les tecnologies de seqüenciació, els científics estan començant a desvelar l'extraordinària diversitat de virus presents en sòls, oceans, fauna silvestre i altres entorns. Un estudi especialment fascinant va utilitzar mostres de formigues legionàries africanes per caracteritzar les poblacions virals d'un bosc tropical remot al Gabon.

Un altre estudi especialment interessant, aquest cop centrat no en els boscos sinó en les ciutats de tot el món, va comptar amb la participació de Xavier Rodó, investigador ICREA a ISGlobal. El seu objectiu era cartografiar la diversitat dels virus d'ARN presents en entorns urbans a escala global.

El món ocult dels virus urbans

Els virus d'ARN desperten un interès especial a causa de la seva elevada taxa de mutació, que els permet adaptar-se ràpidament a nous ambients i hostes. A més, representen aproximadament dos terços dels patògens humans coneguts (com el VIH, els virus de la grip, el dengue, l'Ebola o el SARS-CoV-2). Tanmateix, existeixen pocs estudis sobre la seva diversitat, especialment en entorns urbans, on viu actualment el 56 % de la població mundial.

Per abordar aquesta qüestió, el consorci internacional MetaSUB va analitzar la diversitat de virus d'ARN en 102 ciutats i els seus voltants, distribuïdes en 31 països. Per fer-ho, va examinar 2.922 mostres genètiques recollides entre març i juliol de 2020 en una àmplia varietat d'entorns urbans i periurbans: des de baranes, bancs o màquines expenedores de bitllets en hospitals, bancs i estacions de transport públic, fins a sòls propers, zones verdes i aigües residuals.

Principals troballes

Entre els resultats més destacats figuren els següents:

Milers de virus d'ARN desconeguts fins ara

L'anàlisi va identificar 54.945 virus d'ARN, dels quals el 77 % mai no havia estat descrit. A la majoria dels països predominaven dues grans classes de virus d'ARN, especialment en els entorns més estretament vinculats a l'activitat humana. El SARS-CoV-2 també va aparèixer amb freqüència, probablement perquè les mostres es van recollir durant la pandèmia.

Menor diversitat viral en els entorns urbans

Un altre resultat clar va ser que la diversitat viral era menor en les mostres procedents d'entorns urbans (carrers, bancs o estacions de metro) que en les recollides en zones periurbanes o naturals, com sediments, sòls o prats. Això suggereix que la urbanització i l'activitat humana, mentre deixen una petjada característica, poden homogeneïtzar les comunitats virals. Les aigües residuals també van destacar com un important reservori de virus, la qual cosa confirma el seu valor per a la vigilància epidemiològica. Així i tot, fins i tot a les ciutats la diversitat continuava sent enorme: l'anàlisi no va assolir un punt de saturació, la qual cosa indica que probablement queden molts més virus per descobrir.

Noves branques a l'arbre evolutiu dels virus

L'estudi va revelar, a més, evidències de dos possibles nous fílums virals (o grans branques evolutives), una nova classe i diversos grups que fins ara no havien pogut classificar-se. Així mateix, va trobar indicis que l'aparició de genomes d'ARN de doble cadena al fílum Duplornaviricota podria no haver estat un esdeveniment evolutiu únic, com es pensava fins ara. En analitzar amb més detall un enzim clau d'aquests virus, l'ARN polimerasa dependent d'ARN (RdRp), l'equip investigador va trobar senyals de selecció direccional, és a dir, mutacions que podrien conferir avantatges evolutius als virus. Identificar aquestes signatures moleculars pot ajudar a comprendre millor l'evolució i capacitat d'adaptació dels virus, detectar variants amb potencial pandèmic i orientar futures estratègies de vacunació.

La majoria dels virus urbans infecten bacteris

Contràriament a la idea predominant que els virus d'ARN infecten principalment organismes eucariotes, l'estudi va mostrar que la majoria dels virus identificats tenen com a hostes bacteris, fongs i plantes. De fet, més de la meitat dels virus l'hoste dels quals es va poder identificar eren bacteriòfags, és a dir, virus que infecten bacteris. Aquesta troballa posa de manifest l'important paper ecològic que juguen aquests microorganismes en la configuració de les comunitats virals urbanes i les complexes dinàmiques ecoevolutives que han donat forma a aquestes relacions. Així i tot, els investigadors van identificar més d'un centenar de virus capaços d'infectar vertebrats, inclosos membres de famílies que contenen coneguts patògens humans, com els rinovirus, poliovirus i enterovirus. També van detectar 166 virus d'ARN associats a quatre importants bacteris resistents als antibiòtics, coneguts com a patògens ESKAPE: Staphylococcus aureus, Klebsiella pneumoniae, Pseudomonas aeruginosa i Acinetobacter baumannii. Aquests virus podrien obrir la porta, en el futur, al desenvolupament de teràpies basades en virus per combatre les infeccions resistents als antibiòtics. A més, l'equip va identificar virus capaços d'infectar bacteris intestinals humans com Clostridia i Bacteroidia, dos components fonamentals de la nostra microbiota.

Els factors socioeconòmics també podrien influir

En relacionar la diversitat viral amb els indicadors del Banc Mundial, els investigadors van observar que les àrees urbanes de països amb menor nivell de desenvolupament tendien a presentar una major càrrega de virus associats a vertebrats que les de països més desenvolupats. Per exemple, les mostres hospitalàries d'Islamabad i São Paulo mostraven una major abundància viral que les de Baltimore i Seül.

Una crida a continuar explorant i vigilant el món viral

Com assenyalen els mateixos autors, l'estudi presenta algunes limitacions importants. Per exemple, el mostreig va ser desigual entre països i tipus d'entorn, la qual cosa dificulta determinar si les diferències observades responen realment a factors geogràfics o simplement a les característiques dels llocs mostrejats (per exemple, estacions de transport públic a Polònia enfront d'hivernacles a França). A més, queda molta feina al davant per comprendre plenament les relacions entre virus i hostes, així com el paper que juga aquesta "matèria fosca viral" en els ecosistemes i en la salut humana.

Estudis com aquest contribuiran a comprendre millor l'evolució dels virus i els seus hostes, reforçar la vigilància ambiental i millorar la nostra preparació davant de futures epidèmies.

Així i tot, aquest treball constitueix un dels esforços més ambiciosos realitzats fins a la data per cartografiar el món ocult dels virus d'ARN presents en entorns associats a l'ésser humà. També estableix un nou estàndard metodològic per al descobriment de virus, la predicció d'hostes i l'anàlisi filogenètica. A més, ofereix un dels catàlegs més complets de virus d'ARN ambientals elaborats fins ara: l'UPVAtlas, un recurs valuós per a futures investigacions.

Estudis com aquest contribuiran a comprendre millor l'evolució dels virus i els seus hostes, reforçar la vigilància ambiental i millorar la nostra preparació davant de futures epidèmies.