Astrovirología - Astrovirology
La astrovirología es una subdisciplina emergente de la astrobiología que tiene como objetivo comprender qué papel jugaron los virus en el origen y evolución de la vida en la Tierra, así como el potencial de virus más allá de la Tierra.
Virus y vida temprana en la Tierra
Los virus impulsan la evolución
Los virus son una fuerza impulsora importante en la evolución; la carrera armamentista entre los virus y su anfitrión, o la hipótesis de la Reina Roja , provoca fuertes presiones evolutivas tanto en el anfitrión como en los virus. El anfitrión evoluciona para evadir y destruir virus, mientras que el virus desarrolla mecanismos para continuar infectando al anfitrión. La evolución también está influenciada por la transferencia genética horizontal viral . Los genes virales pueden insertarse en el genoma del hospedador (por ejemplo, retrovirus ) y, a veces, estos genes son evolutivamente favorables. Un ejemplo común de transferencia genética horizontal beneficiosa en humanos es el gen de la sincitina, que proviene de virus antiguos y es importante en el desarrollo de la placenta.
Los virus influyen en los principales eventos evolutivos
Aunque no está probado, algunos virólogos postulan que los virus pueden haber jugado un papel importante en los principales eventos evolutivos, incluida la aparición de un genoma de ADN de un mundo de ARN , la divergencia de LUCA a los tres dominios de la vida, arqueas , bacterias y eukarya , y desarrollo. de multicelularidad. La aparición de un genoma de ADN y la divergencia de LUCA pueden haber sido ayudadas por la transferencia horizontal de genes de polimerasas y otras enzimas de edición de genes de virus. Mientras tanto, las presiones de selección viral también podrían haber ayudado a la divergencia de LUCA para defenderse de diferentes virus, mientras que la multicelularidad proporciona una mayor protección de la población celular contra los virus.
Virus y medio ambiente terrestre
Los virus influyen en los ciclos biogeoquímicos
Los virus provocan el ciclo de nutrientes en el océano a través de la derivación viral , y hasta el 25% del carbono disponible en la capa superior del océano se atribuye a la lisis celular inducida por virus.
Se cree que alrededor del 5% del oxígeno de la Tierra es producido por células infectadas por virus que codifican genes fotosintéticos que de otro modo estarían ausentes de la célula. Por ejemplo, algunos virus de cianobacterias contienen genes para el Fotosistema II, lo que permite que esas cianobacterias realicen la fotosíntesis y vivan en una parte diferente del océano como sus contrapartes no infectadas. Algunos virus codifican otros genes metabólicos que permiten nuevas funciones metabólicas en su huésped, por ejemplo, el metabolismo del fosfato, el carbono y el azufre.
Virus extremófilos
Se han encontrado virus en ambientes naturales extremadamente calientes, fríos y ácidos, hasta 93 o C, hasta -12 o C y hasta pH 1.5.
Virus en el espacio
Infectividad en el espacio
Los virus, incluidos el virus del mosaico del tabaco , el poliovirus y el bacteriófago T1, han mantenido la infectividad después de haber estado expuestos a condiciones similares al espacio, incluida la radiación interestelar, la baja temperatura y la baja presión. Se necesitan más estudios para evaluar el riesgo de autoestopistas virales, pero cualquier virus que infecte a un organismo dentro de una nave espacial habitable puede sobrevivir mientras ese organismo sobreviva.
Efecto sobre los astronautas
Los virus latentes, como el virus del herpes, que prevalecen en los seres humanos, pueden volverse reactivos durante los vuelos espaciales debido a los factores estresantes de los vuelos espaciales. Si bien los astronautas experimentaron pocos o ningún síntoma, la posibilidad de que otros virus se reactiven o se vuelvan más virulentos es una amenaza sustancial.
Además, se ha descubierto que algunas bacterias ( Serratia marcescens ) son más virulentas en condiciones de vuelo espacial, lo que lleva a la pregunta de si los virus también podrían volverse más virulentos.
Potencial de contaminación hacia adelante
Limitar la contaminación hacia adelante es fundamental para tener confianza en los resultados de los esfuerzos de detección de vida. Las bacterias representan un importante desafío de contaminación en las salas limpias de montaje de naves espaciales a pesar de los procedimientos de descontaminación. Sin embargo, se encontró que los virus estaban presentes en niveles relativamente bajos, según un análisis metagenómico . Otro estudio metagenómico detectó virus humanos viables, incluidos herpesvirus y ciclovirus .
Potencial de contaminación de la espalda
La vida (y los virus) en otros cuerpos planetarios tienen dos orígenes potenciales importantes: de la Tierra o de una segunda génesis (la vida se originó en ese planeta). Los virus antiguos podrían haber sido transportados desde la Tierra a otro cuerpo planetario, tal vez después de un impacto masivo de meteorito o una erupción volcánica. Si esto ocurriera, estos virus probablemente serían muy similares desde el punto de vista biológico a los organismos modernos. Puede haber una inmunidad mínima o nula entre la vida terrestre contra el virus antiguo, y cualquier organismo que pueda infectar puede quedar paralizado por su reintroducción.
Si los virus extraterrestres son parte de una segunda génesis, su infectividad de la vida terrestre depende de cómo codifiquen su información genética. Si bien su codificación podría ser incompatible con la vida en la Tierra, también es posible que el ARN, el ADN o moléculas similares puedan codificar la vida en la segunda génesis. En este caso, la vida terrestre puede ser un anfitrión adecuado.
Posibles biofirmas / métodos de detección
Si bien los virus pueden estar "vivos" o no, la detección de viriones en otro planeta sería una poderosa evidencia indirecta de vida. Los siguientes métodos podrían ofrecer biofirmas con distintos niveles de utilidad:
- Microscopía electrónica de barrido : SEM tiene potencial para integrarse en una nave espacial, pero actualmente carece de la resolución para detectar la estructura del virión.
- Microscopía electrónica de transmisión : TEM puede visualizar la estructura del virión, pero el procedimiento de obtención de imágenes es más difícil que el SEM, por lo que la integración en una nave espacial automatizada parece poco probable.
- Detección de lípidos en rocas: los virus envueltos pueden identificarse mediante este método.
- Identificación química: las sustancias químicas específicas se pueden identificar mediante espectroscopía GC-MS , NMR o FTIR .
- Evento mediado por virus: la lisis a gran escala de una célula huésped determinada puede causar efectos fácilmente detectables. Por ejemplo, los depósitos de tiza en los acantilados blancos de Dover son causados por la lisis de algas a gran escala, que podría haber sido inducida por virus.
Misiones de detección de vida actual y propuesta
Los astrovirólogos han pedido misiones propuestas para muestrear las columnas de agua de Encelado y / o Europa en busca de virus. Otros han pedido la detección de virus como parte de misiones del rover a Marte como ExoMars . Sin embargo, dada la falta de firmas biológicas validadas para detectar virus in situ , se ha recomendado el retorno de la muestra a la Tierra, lo que permitiría el uso de TEM y otros métodos de detección que requieren una preparación de muestras compleja y / o equipos grandes. El rover Mars 2020 Perseverance tiene equipo para perforar muestras de regolito y almacenarlas para devolverlas en una futura misión a Marte.