Desvelando la materia oscura viral

Un estudio global descubre decenas de miles de virus de ARN desconocidos en ciudades de todo el mundo, aportando nuevas claves sobre la evolución de los virus y futuras amenazas para la salud pública.

Tiempo de lectura: 5 min

Cuando la mayoría de la gente piensa en los virus, lo hace en enfermedades. Sin embargo, los virus están en todas partes: en los océanos, los suelos, los bosques, las aguas residuales e incluso en las superficies que tocamos cada día. De hecho, se estima que existen 10³¹ virus en el planeta, de los cuales solo se ha identificado una diminuta fracción.

Esta enorme diversidad viral desconocida ha sido bautizada como la "materia oscura viral". Gracias a los avances recientes en las tecnologías de secuenciación, los científicos están empezando a desvelar la extraordinaria diversidad de virus presentes en suelos, océanos, fauna silvestre y otros entornos. Un estudio especialmente fascinante utilizó muestras de hormigas legionarias africanas para caracterizar las poblaciones virales de un bosque tropical remoto en Gabón.

Otro estudio especialmente interesante, esta vez centrado no en los bosques sino en las ciudades de todo el mundo, contó con la participación de Xavier Rodó, investigador ICREA en ISGlobal. Su objetivo era cartografiar la diversidad de los virus de ARN presentes en entornos urbanos a escala global.

El mundo oculto de los virus urbanos

Los virus de ARN despiertan un interés especial debido a su elevada tasa de mutación, que les permite adaptarse rápidamente a nuevos ambientes y hospedadores. Además, representan aproximadamente dos tercios de los patógenos humanos conocidos (como el VIH, los virus de la gripe, el dengue, el ébola o el SARS-CoV-2). Sin embargo, existen pocos estudios sobre su diversidad, especialmente en entornos urbanos, donde vive actualmente el 56 % de la población mundial.

Para abordar esta cuestión, el consorcio internacional MetaSUB analizó la diversidad de virus de ARN en 102 ciudades y sus alrededores, distribuidas en 31 países. Para ello examinó 2.922 muestras genéticas recogidas entre marzo y julio de 2020 en una amplia variedad de entornos urbanos y periurbanos: desde barandillas, bancos o máquinas expendedoras de billetes en hospitales, bancos y estaciones de transporte público, hasta suelos cercanos, zonas verdes y aguas residuales.

Principales hallazgos

Entre los resultados más destacados figuran los siguientes:

Miles de virus de ARN desconocidos hasta ahora

El análisis identificó 54.945 virus de ARN, de los cuales el 77 % nunca había sido descrito. En la mayoría de los países predominaban dos grandes clases de virus de ARN, especialmente en los entornos más estrechamente vinculados a la actividad humana. El SARS-CoV-2 también apareció con frecuencia, probablemente porque las muestras se recogieron durante la pandemia.

Menor diversidad viral en los entornos urbanos

Otro resultado claro fue que la diversidad viral era menor en las muestras procedentes de entornos urbanos (calles, bancos o estaciones de metro) que en las recogidas en zonas periurbanas o naturales, como sedimentos, suelos o praderas. Esto sugiere que la urbanización y la actividad humana, mientras dejan una huella característica, pueden homogeneizar las comunidades virales. Las aguas residuales también destacaron como un importante reservorio de virus, lo que confirma su valor para la vigilancia epidemiológica. Aun así, incluso en las ciudades la diversidad seguía siendo enorme: el análisis no alcanzó un punto de saturación, lo que indica que probablemente quedan muchos más virus por descubrir.

Nuevas ramas en el árbol evolutivo de los virus

El estudio reveló además evidencias de dos posibles nuevos filos virales (o grandes ramas evolutivas), una nueva clase y varios grupos que hasta ahora no habían podido clasificarse. Asimismo, encontró indicios de que la aparición de genomas de ARN de doble cadena en el filo Duplornaviricota podría no haber sido un acontecimiento evolutivo único, como se pensaba hasta ahora. Al analizar con mayor detalle una enzima clave de estos virus, la ARN polimerasa dependiente de ARN (RdRp), el equipo investigador halló señales de selección direccional, es decir, mutaciones que podrían conferir ventajas evolutivas a los virus. Identificar estas firmas moleculares puede ayudar a comprender mejor la evolución y capacidad de adaptación de los virus, detectar variantes con potencial pandémico y orientar futuras estrategias de vacunación.

La mayoría de los virus urbanos infectan bacterias

Contrariamente a la idea predominante de que los virus de ARN infectan principalmente organismos eucariotas, el estudio mostró que la mayoría de los virus identificados son hospedados por bacterias, hongos y plantas. De hecho, más de la mitad de los virus cuyo huésped pudo identificarse eran bacteriófagos, es decir, virus que infectan bacterias. Este hallazgo pone de relieve el importante papel ecológico que desempeñan estos microorganismos en la configuración de las comunidades virales urbanas y las complejas dinámicas eco-evolutivas que han dado forma a estas relaciones. Aun así, los investigadores identificaron más de un centenar de virus capaces de infectar vertebrados, incluidos miembros de familias que contienen conocidos patógenos humanos, como los rinovirus, poliovirus y enterovirus. También detectaron 166 virus de ARN asociados a cuatro importantes bacterias resistentes a los antibióticos, conocidas como patógenos ESKAPE: Staphylococcus aureus, Klebsiella pneumoniae, Pseudomonas aeruginosa y Acinetobacter baumannii. Estos virus podrían abrir la puerta, en el futuro, al desarrollo de terapias basadas en virus para combatir las infecciones resistentes a los antibióticos. Además, el equipo identificó virus capaces de infectar bacterias intestinales humanas como Clostridia y Bacteroidia, dos componentes fundamentales de nuestra microbiota.

Los factores socioeconómicos también podrían influir

Al relacionar la diversidad viral con los indicadores del Banco Mundial, los investigadores observaron que las áreas urbanas de países con menor nivel de desarrollo tendían a presentar una mayor carga de virus asociados a vertebrados que las de países más desarrollados. Por ejemplo, las muestras hospitalarias de Islamabad y São Paulo mostraban una mayor abundancia viral que las de Baltimore y Seúl.

Un llamamiento a seguir explorando y vigilando el mundo viral

Como señalan los propios autores, el estudio presenta algunas limitaciones importantes. Por ejemplo, el muestreo fue desigual entre países y tipos de entorno, lo que dificulta determinar si las diferencias observadas responden realmente a factores geográficos o simplemente a las características de los lugares muestreados (por ejemplo, estaciones de transporte público en Polonia frente a invernaderos en Francia). Además, queda mucho trabajo por delante para comprender plenamente las relaciones entre virus y hospedadores, así como el papel que desempeña esta "materia oscura viral" en los ecosistemas y en la salud humana.

Estudios como este contribuirán a comprender mejor la evolución de los virus y sus huéspedes, reforzar la vigilancia ambiental y mejorar nuestra preparación frente a futuras epidemias.

Aun así, este trabajo constituye uno de los esfuerzos más ambiciosos realizados hasta la fecha para cartografiar el mundo oculto de los virus de ARN presentes en entornos asociados al ser humano. También establece un nuevo estándar metodológico para el descubrimiento de virus, la predicción de huéspedes y el análisis filogenético. Además, ofrece uno de los catálogos más completos de virus de ARN ambientales elaborados hasta ahora: el UPVAtlas, un recurso valioso para futuras investigaciones.

Estudios como este contribuirán a comprender mejor la evolución de los virus y sus huéspedes, reforzar la vigilancia ambiental y mejorar nuestra preparación frente a futuras epidemias.