Investigaciones recientes indican que muchos de los patógenos vegetales que afectan la agricultura hoy en día se originaron en una época anterior a la que se creía originalmente. Un análisis realizado por un equipo internacional de científicos reveló que los virus clasificados como tymovirus probablemente surgieron antes de la última Edad de Hielo.
La evidencia sugiere que estos virus podrían haber estado presentes en alguna forma entre las plantas silvestres de Eurasia mucho antes del desarrollo de las prácticas agrícolas humanas.
En un estudio publicado en Plant Disease, los investigadores reconstruyeron la historia evolutiva de la familia de los tymovirus comparando las estructuras genéticas de más de 100 genomas virales. Los resultados indican que los orígenes de los tymovirus más antiguos se remontan a hace aproximadamente 23.000 años, alrededor de la época en que todavía había glaciares en el Hemisferio Norte.
Evolución de los Virus en la Familia Tymovirus
Los tymovirus son conocidos por infectar dicotiledóneas en flor, más comúnmente plantas brasicáceas (por ejemplo, repollo, rábano) y solanáceas (por ejemplo, pimiento, tomate, berenjena). Muchos tymovirus se transmiten a nuevos huéspedes por escarabajos que se alimentan de las hojas. Otros pueden propagarse por semillas o por contacto directo con plantas infectadas.
Los virus que se encuentran en poblaciones silvestres de plantas también son capaces de infectar cultivos alimentarios económicamente significativos. La infección de estos cultivos a menudo se indica por hojas moteadas, crecimiento atrofiado y patrones de mosaico viral. Los científicos han estado interesados por mucho tiempo en la evolución y los patrones de dispersión de los tymovirus porque se transmiten entre ecosistemas naturales y campos agrícolas cultivados.
Para investigar los procesos evolutivos que permiten la creación y dispersión de los tymovirus, el Dr. Adrian Gibbs y sus coautores de la Australian National University examinaron la genómica de 109 tymovirus. Este análisis incluyó muestras recién secuenciadas recolectadas en el Reino Unido y Perú. Los investigadores también analizaron un grupo de secuencias de colecciones de virus históricas (1960-1980).
Mediante la secuenciación y la creación de árboles evolutivos, los investigadores pudieron identificar las relaciones evolutivas de los virus que infectan plantas de muchos continentes.
La Dispersión Evolutiva de los Tymovirus
Sus hallazgos sugirieron que Eurasia fue probablemente donde se originaron los virus de las brasicáceas (repollo y mostaza) como planta huésped. Estos virus luego se adaptaron para infectar otros tipos de plantas.
Los investigadores pudieron estimar cuándo los tymovirus comenzaron a alejarse de sus áreas originales basándose en su genética.
Al utilizar la divergencia genética para estimar las líneas de tiempo, un punto de ramificación en el árbol evolutivo estableció una conexión entre los tymovirus que se encuentran en Europa y los tymovirus que se encuentran en América del Norte hace aproximadamente 16.000 años. Esta línea de tiempo corresponde a la altura de la última Edad de Hielo.
Durante este tiempo, el puente terrestre que conectaba Asia y América del Norte (Beringia) quedó expuesto debido a los bajos niveles del mar. Esto permitió el movimiento entre continentes de plantas, insectos y animales.
Movimiento Global Reciente de Virus Vegetales
En contraste, los momentos en que los pocos tymovirus que ahora existen en múltiples continentes parecen haber ocurrido mucho más recientemente. Los estudios genéticos indican que muchos de estos eventos de movimiento global ocurrieron en los últimos dos siglos. Esto coincide con la rápida expansión del comercio internacional de cultivos y semillas.
Las semillas probablemente actuaron como una fuente de transmisión para este movimiento moderno. Algunos virus llamados tymovirus pueden vivir en las semillas y propagarse a otras plantas cuando la semilla crece.
Cómo los Genes Hacen que los Virus Cambien con el Tiempo
Este estudio no solo analizó cómo han cambiado los virus con el tiempo, sino que también examinó cómo han evolucionado.
Los genes que crean la capacidad del virus para reproducirse y sus materiales protectores muestran que están sujetos a una selección estabilizadora. Esto significa que cambiarán lentamente. Si no fuera así, el virus tendría una alta probabilidad de morir debido a la mutación.
Hubo una parte específica del genoma que no comparte este patrón.
El gen que crea la proteína que ayuda al virus a moverse de célula a célula dentro de la planta parece experimentar una selección positiva. Esto significa que está evolucionando más rápido que otras partes del genoma. Esta flexibilidad puede permitir que los tymovirus cambien sus especies huésped rápidamente.
Para muchos científicos, este patrón representa una carrera armamentista evolutiva que existe entre los patógenos y sus respectivos huéspedes.
Una Colaboración Científica a Largo Plazo
El estudio también ilustra la importancia de las muestras de virus históricas para la investigación actual. Algunas de las muestras utilizadas en este estudio se tomaron de colecciones archivadas que se habían recopilado durante muchos años.
El Dr. Gibbs proporciona una historia personal, ya que participó en la realización de algunas de las primeras investigaciones sobre virus andinos de plantas durante la década de 1960. Describió por primera vez el virus latente de la papa andina en 1966. Algunos de los otros miembros del equipo de investigación han estado estudiando virus de la papa en Sudamérica desde finales de la década de 1970.
Este equipo pudo combinar especímenes archivados con la secuenciación moderna del genoma para producir una de las bases de datos más completas disponibles para los virus del grupo tymovirus.
Cómo Esta Investigación Puede Afectarnos Ahora
Al comprender la evolución a largo plazo de los virus vegetales, los investigadores pueden prepararse mejor para la aparición de enfermedades.
Como ilustran los datos de este estudio, muchos de los patógenos que afectan a los cultivos hoy en día ya estaban establecidos entre las plantas silvestres antes de la introducción de la agricultura. Estos virus han continuado moviéndose entre continentes debido al desarrollo de las prácticas agrícolas modernas y el comercio global.
Saber cómo estos tipos de virus pueden moverse de planta a planta, ya sea a través de semillas o insectos, puede ayudar a las agencias de la industria de la salud vegetal a desarrollar formas más efectivas de monitorear y controlar estos patógenos. También puede ayudar a los investigadores a recopilar datos sobre nuevos virus vegetales antes de que afecten negativamente a los sistemas de producción de alimentos.
Los hallazgos de la investigación están disponibles en línea en la revista Plant Disease.
