L'immagine FISH—FISH sta per un metodo di visualizzazione chiamato fluorescenza in situ ibridazione—mostra amebe infettate contemporaneamente dal Viennavirus (isolato per la prima volta in questo studio e quindi chiamato dal team di ricerca) e dal simbionte batterico. Nell'immagine, le amebe sono mostrate in magenta, i loro simbionti in ciano e il DNA in giallo. Le strutture gialle più grandi sono le fabbriche di virus, che qui sono ancora nella fase iniziale e non possono produrre virus infettivi. Credito:C:Patrick Arthofer
Le amebe ricevono un supporto sorprendente nella difesa contro i virus:i batteri da cui sono infettate impediscono che vengano distrutte da virus giganti. Un gruppo di ricerca guidato dal microbiologo Matthias Horn del Center for Microbiology and Environmental Systems Science dell'Università di Vienna ha studiato come procede un'infezione da virus quando le amebe vengono infettate contemporaneamente da clamidia.
Il team di ricerca mostra per la prima volta che i batteri intracellulari noti come simbionti proteggono il loro ospite dai virus. Le amebe sono protisti, microrganismi unicellulari con nucleo cellulare. I protisti svolgono un ruolo chiave nelle reti alimentari e nei processi ecosistemici. Di conseguenza, i risultati dello studio suggeriscono che l'interazione tra simbionti e virus influenza il flusso di nutrienti negli ecosistemi. Lo studio è ora pubblicato sulla rivista PNAS .
Batteri intracellulari:amico non nemico?
In condizioni naturali, i protisti, comprese le amebe studiate, sono spesso infettati da simbionti batterici, tra cui le clamidie. Le clamidie sono principalmente conosciute come agenti patogeni umani. Tuttavia, parenti stretti di queste clamidie patogene sono stati scoperti in una varietà di animali e protisti.
"Poiché, secondo le attuali conoscenze, l'infezione da clamidia porta a un tasso di crescita più lento dell'ospite infetto, le clamidie sono comunemente considerate parassitarie", spiega Patrick Arthofer, primo autore dello studio e dottorato di ricerca. studente presso il Center for Microbiology and Environmental Systems Science (CMESS).
I batteri parassiti hanno un effetto negativo sull'ospite mentre i simbionti con un effetto positivo sono chiamati mutualisti. "Il nostro studio mostra che le clamidie sono in realtà mutualiste piuttosto che parassiti qui, poiché proteggono i protisti dalle infezioni letali da virus giganti. Dopotutto, una crescita più lenta è meglio che morire", afferma Arthofer.
Estratto grafico dello studio:mostra come un'infezione da virus gigante (esagono arancione) fa sì che l'ameba produca particelle virali fino a quando la cellula ospite esplode e quindi muore. Se l'ameba viene infettata da un simbionte batterico (cerchi turchesi), il virus può entrare nell'ameba, ma il simbionte lo blocca e l'ameba sopravvive. Credito:Patrick Arthofer
Virus giganti e loro host unicellulari
Le infezioni da batteri, ma anche quelle da virus, determinano lo sviluppo delle popolazioni di protisti. I ricercatori dell'Università di Vienna e dell'Université de Poitiers in Francia volevano sapere come procede un'infezione virale quando i protisti vengono infettati contemporaneamente da batteri. Per studiare una situazione che potrebbe verificarsi anche in ambienti naturali, gli scienziati hanno prima isolato amebe, batteri e un virus gigante dallo stesso campione ambientale.
I virus giganti sono conosciuti solo da circa 20 anni. La loro scoperta sfida molte ipotesi precedentemente sostenute sui virus, poiché non solo sono più volte più grandi di tutti i virus precedentemente conosciuti, ma possiedono anche geni che in precedenza si pensava fossero caratteristici di organismi cellulari come batteri, animali, piante e funghi. Secondo le attuali conoscenze, sono completamente innocui per animali e esseri umani. I loro ospiti naturali sono organismi unicellulari con un nucleo cellulare, i protisti.
Quando i virus giganti infettano una cellula ospite, rimodellano l'intera cellula ospite e creano una cosiddetta "fabbrica di virus". Questa fabbrica virale produce centinaia di nuove particelle di virus fino a quando la cellula ospite esplode e rilascia i nuovi virus. "Se il protista viene infettato da simbionti batterici, questo stesso processo viene bloccato", spiega Matthias Horn, capo del gruppo di ricerca dell'Università di Vienna. "Il nostro studio mostra che la presenza della clamidia non impedisce l'assorbimento del virus. Tuttavia, i virus successivamente non possono formare una fabbrica di virus funzionale", afferma.
L'interazione dei batteri con i virus giganti all'interno dell'ameba non ha solo conseguenze per l'ospite stesso. "Un'ipotesi comune è che queste interazioni intracellulari tra virus giganti e simbionti batterici abbiano svolto un ruolo nel far diventare così complessi i virus giganti", afferma Horn. Lo studio delle interazioni virus-simbionte potrebbe quindi fornire risposte alla domanda su come si sono evoluti i virus giganti.
Patrick Arthofer durante un esame al microscopio ottico di una coltura di ameba. Credito:Università di Vienna
I batteri che proteggono dai virus influenzano le reti alimentari
I protisti sono molto diffusi:vivono nelle acque, nell'acqua di mare e nei fondali marini, tra gli altri luoghi. Si nutrono di batteri, assorbendo così i nutrienti legati ai batteri e, quando vengono mangiati da soli, li trasmettono ad animali come i piccoli crostacei. Solo in questo modo, gli animali hanno accesso ai nutrienti forniti dai batteri. Se i protisti vengono uccisi dai virus, i nutrienti rilasciati possono essere metabolizzati ancora una volta solo dai batteri.
"Se le clamidie proteggono i protisti dall'essere distrutti dai virus, non stanno semplicemente assicurando che i loro ospiti rimangano una fonte di cibo per piccoli animali. Oltre a ciò, i simbionti batterici potrebbero influenzare l'intero ciclo dei nutrienti negli ecosistemi", spiega Arthofer.
La ricerca futura mostrerà fino a che punto questo processo influisce sul funzionamento degli ecosistemi. "In generale, uno sguardo più attento alle interazioni tra virus e simbionte ci dice qualcosa sulla dinamica dell'ecosistema", afferma Matthias Horn. In una fase successiva, gli scienziati vogliono quindi studiare l'esatto meccanismo alla base della protezione mediata dai batteri dei protisti dai virus giganti.
Inoltre, Anouk Willemsen, coautrice dell'articolo e virologa presso CMESS, si sta concentrando in particolare sui virus giganti:in un progetto di ricerca recentemente approvato dal Consiglio europeo della ricerca (ERC), sta studiando come i virus giganti abbiano acquisito la loro complessità. + Esplora ulteriormente
