Paloma Rodríguez Rodríguez

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1 Paloma Rodríguez Rodríguez

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3 AVANCES TECNOLÓGICOS M. Electrónica + Secuenciación y comparación genómica / aminoacídica Diversidad y Abundancia Cadenas tróficas microbianas Redes tróficas globales Presentes en más de una transición evolutiva 1. Origen de L.U.C.A. 2. Origen de la célula eucariota 3. Formación de los tres dominios celulares 4. Origen del ADN y sistemas enzimáticos 5. Origen de las mitocondrias y los cloroplastos

4 NATURALEZA DE LOS VIRUS TEORÍA CELULAR Dependen del metabolismo celular y del ciclo celular Grupo de pequeñas partículas de unos nm de longitud, constituidos por un material genético (ADN o ARN de cadena sencilla o doble) encerrado en una cubierta proteica llamada cápsida, que en algunos casos también posee lípidos.

5 Durante el ciclo vírico TRANSMISIÓN HORIZONTAL DE GENES Los virus son el mayor reservorio de diversidad genética La lisogenia podría ser un mecanismo de adquisición de secuencias génicas complejas, disponibles para un uso eventual por parte de la célula IMPORTANCIA DE LA THG A NIVEL EVOLUTIVO Y ECOLÓGICO

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7 PARÁMETROS DE ESTUDIO AMBIENTAL 1. ABUNDANCIA VÍRICA 2. DIVERSIDAD VÍRICA 3. MORTALIDAD BACTERIANA 4. MORTALIDAD FITOPLANCTÓNICA 5. FRECUENCIA DE INFECCIÓN 6. DECAIMIENTO VÍRICO 7. PRODUCCIÓN VÍRICA EFECTOS BIOGEOQUÍMICOS EFECTOS ECOLÓGICOS

8 1. Abundancia Vírica Los virus están considerados las entidades más abundantes en todas las regiones marinas. La estimación actual es del orden de virus por litro en las aguas superficiales. DEPENDEN DIRECTAMENTE DE LA REPLICACIÓN DE LAS CÉLULAS QUE INFECTAN LA ABUNDANCIA RELATIVA DE LOS TIPOS ESPECÍFICOS DE VIRUS SE MUEVE PARALELAMENTE A LA DE LOS ORGANISMOS QUE INFECTAN

9 Las últimas estimaciones de la abundancia son de 2005, e indican que existen 10 9 bacterias/litro La abundancia vírica sigue los mismos patrones de distribución de abundancia bacteriana. La abundancia vírica es dinámica Micrografía Electrónica de Fluorescencia de virus marinos.

10 2. Diversidad Vírica ESTUDIOS METAGENÓMICOS COLUMNA DE AGUA COSTA 65% DE SECUENCIAS VÍRICAS SIN SIMILITUDES CON LAS SECUENCIAS DE LAS BASES DE DATOS 75% DE SECUENCIAS VÍRICAS SIN SIMILITUDES CON LAS SECUENCIAS DE LAS BASES DE DATOS GENOTIPOS VIRALES DIFERENTES POR LITRO DE AGUA GENOTIPOS VIRALES DIFERENTES POR LITRO DE AGUA

11 3. Mortalidad Bacteriana 1. Protistas bacterívoros 2. Virus bacteriófagos 1. ELEMENTO DE CONTROL DE LA ABUNDANCIA BACTERIANA. 2. ELEMENTO DE CONTROL DE LA DIVERSIDAD BACTERIANA. Selección del tipo de bacterias a la hora de alimentarse Especificidad del proceso infectivo

12 - Lisis vírica - Pastoreo de los protistas EFECTOS SINÉRGICOS Y ANTAGÓNICOS SOBRE LA ABUNDANCIA Y LA BIOMASA BACTERIANA 1. Virus y flagelados con un mismo objetivo BACTERIAS 2. Presencia de nanoflagelados heterótrofos ESTIMULACIÓN DE LA PRODUCCIÓN E INFECCIÓN VÍRICA 1. Situaciones de carencia de fósforo y carbono 2. Resistencia al pastoreo por infección vírica 3. Cambios en la composición del bacterioplancton

13 4. Mortalidad Fitoplanctónica Aguas enriquecidas con una proporción del 20% de virus Reducicón de la biomasa y de la PP fitoplanctónica del 50% Infecciones víricas del fitoplancton en medios naturales PROCARIOTAS: Cianobacterias Proclorofitas EUCARIOTAS El fitoplancton constituye la base de la red trófica del medio marino 1. Estructura de las comunidades 2. Funcionamiento de las comunidades

14 EFECTOS BIOGEOQUÍMICOS 1. SOBRE LAS REDES TRÓFICAS GLOBALES PRODUCCIÓN PRIMARIA FITOPLANCTON BACTERIAS QUIMIOSINTÉTICAS CONSUMIDORES PRIMARIOS PROTOZOOS BACTERIAS LOOP Microbiano

15 2. SOBRE LAS PROPIEDADES FÍSICO-QUÍMICAS DEL AGUA La relación de polímeros contribuye al estado de gel del agua de mar Organismos que precipitan en agregados INFLUENCIAS BIOLÓGICAS MOVILIZACIÓN DE NUTRIENTES 3. SOBRE LA CLIMATOLOGÍA Inducen la formación de DMS Lisis bacteriana con DMSP NUCLEACIÓN DE LAS NUBES

16 EFECTOS ECOLÓGICOS 1. REGULACIÓN DE LA DIVERSIDAD Y LA ABUNDANCIA - Bloom algales y cianobacterianos. - Homogenización de las poblaciones. - Incremento población bacteriana. 2. RESISTENCIA - Adquisición de resistencia a infecciones víricas. 3. LISOGENIA -Adquisición de secuencias El 40% de las bacterias presentan virus en lisogenia. 4. CAMBIO GENÉTICO -Fagos capaces de realizar THG inespecífica. -Lisis bacterianas que liberan su material genético.

17 Cepa H5N1 del virus de la gripe aviar encontrado en Rumania Mimivirus gigante

18 EL ORIGEN DE LOS VIRUS HIPÓTESIS DEL VIRUS ORIGINAL - El origen de la célula fue un evento tardío Los virus son reliquias de formas precelulares LUCA no era una entidad celular Origen independiente de las membranas celulares 1. Los virus necesitan un estadio de desarrollo intracelular. 2. La existencia de LUCA sin membrana no explica la existencia de genes homólogos en los 3 linajes celulares 1. Los componentes de la sopa primordial actuaron como hospedador 2. Las ribozimas del medio permitieron la formación de las proteínas de membrana

19 LA ANTIGÜEDAD DE LOS VIRUS Proteínas implicadas en la transcripción, replicación, recombinación y reparación tanto del ARN como del ADN con pocas variaciones respecto a los análogos celulares. Virus de ARN de tipo ss y ds que infectan tanto bacterias como eucariotas. - Con estructura y ciclo vital común. - ARN polimerasas dependientes de ARN homólogas - Replicasas y transcriptasas evolutivamente relacionadas Ambos tipos víricos estarían evolutivamente relacionados y su origen se situaría en un momento temprano de la evolución, puesto que encontramos virus asociados a todos los linajes celulares.

20 Visión tradicional Visión global Los virus eucariotas de ARN se originaron a partir de los virus procariotas de ARN Los eucariotas no se originaron directamente a partir de las bacterias, aunque ambos se originaron a partir de un LUCA que no se parecería ni a una bacteria ni a un eucariota. Los virus debieron surgir al mismo tiempo o antes que LUCA

21 La polifilia vírica ya estaba presente antes de LUCA

22 EL ORIGEN DEL ADN Mayor estabilidad y posibilidades de reparación Reemplazamiento en virus Modificaciones que evitan degradación por nucleasas Múltiples y diversas proteínas replicativas habrían surgido varias veces en la historia evolutiva

23 EL ORIGEN DE LOS TRES LINAJES CELULARES La vida celular está íntimamente ligada a la de los virus Tres procesos de transmisión de ADN y maquinaria replicativa

24 Múltiples y diversas proteínas replicativas habrían surgido varias veces en la historia evolutiva Tres procesos de transmisión de ADN y maquinaria replicativa

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