Muestreo ambiental de microbios fotosintéticos y sus virus: del campo al laboratorio

Sobroney Heng; Ruben Michael Ceballos

doi:10.3791/68379

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Artículo de método

Muestreo ambiental de microbios fotosintéticos y sus virus: del campo al laboratorio

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DOI:

10.3791/68379

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3 de julio de 2025

Sobroney Heng^*¹ , Ruben Michael Ceballos^*¹^,²

¹Department of Molecular and Cell Biology, University of California, Merced, ²Quantitative Systems Biology Program, University of California, Merced

^* These authors contributed equally

En este artículo

Resumen

Aquí, describimos métodos de muestreo de las zonas eufóticas de los ecosistemas marinos y de agua dulce para aislar cianofagos (y sus huéspedes) y procesos posteriores al muestreo que enriquecen genotipos individuales y caracterizan la dinámica de interacción virus-huésped.

Resumen

El muestreo ambiental de microorganismos fotosintéticos y sus virus desempeña un papel fundamental en la comprensión de la biodiversidad marina y de agua dulce contemporánea y la dinámica de los ecosistemas, así como en los impactos de los factores relacionados con el cambio climático (por ejemplo, el aumento de las temperaturas y la acidificación) en las trayectorias evolutivas de las especies y la composición de las comunidades. Desafortunadamente, la diversidad de la virosfera no admite un único flujo de trabajo experimental y de muestreo universal. De hecho, cada sistema de virus tiene características únicas, que requieren modificaciones en los protocolos estándar de virología para lograr los objetivos de la investigación. Aunque el descubrimiento y la caracterización de virus requieren enfoques específicos para el sistema objetivo, para todos los virus, los objetivos de la investigación son similares: aislar el virus; determinar el rango de hosts; confirmar la infección productiva; y caracterizar el virus, el huésped y la dinámica virus-huésped. Las descripciones sólidas de los sistemas virus-huésped consisten mínimamente en dilucidar los perfiles de morfología, fisiología, bioquímica y ómicas. Se puede obtener más información manipulando el sistema cambiando factores como la multiplicidad de infección, la temperatura, el pH, el cambio de huésped, la evolución dirigida o aplicando fármacos para observar la respuesta del sistema virus-huésped. Nuestro laboratorio estudia virus en todos los dominios de la vida (arqueas, bacterias y eucariotas). En este informe, detallamos métodos para muestrear microbios fotosintéticos de la zona eufótica de ambientes marinos y de agua dulce, centrándonos en el aislamiento de bacteriófagos (es decir, cianófagos) de cianobacterias. Las cianobacterias son especies clave para la producción primaria y el ciclo de nutrientes en estos ecosistemas acuáticos. El flujo de trabajo descrito se extiende desde el muestreo de aguas a diferentes profundidades hasta la caracterización de las características del sistema virus-huésped mediante el cultivo de medios líquidos y sólidos, métodos moleculares/genéticos avanzados y enfoques analíticos. Los métodos descritos son adaptables al descubrimiento de bacteriófagos y virus en sistemas virus-huésped en todos los dominios de la vida.

Introducción

Caracterizar la dinámica de infección y las relaciones evolutivas de los cianofagos y sus huéspedes es clave para comprender los estados actuales y futuros de los ecosistemas marinos y de agua dulce. Las técnicas avanzadas de secuenciación de alto rendimiento y los métodos analíticos modernos permiten la secuenciación rápida de los genomas de los cianófagos (y del huésped) para estudiar las relaciones virus-huésped ^1,2. Sin embargo, los flujos de trabajo comienzan con el muestreo ambiental para aislar e identificar los virus y sus huéspedes ^3,4,5