Vírus gigantes desempenham um papel na sobrevivência de organismos marinhos unicelulares chamados protistas. Estes incluem algas, amebas e flagelados, que formam a base das teias alimentares oceânicas. E como esses protistas constituem uma parte importante da cadeia alimentar, esses grandes vírus de DNA são frequentemente responsáveis por vários riscos à saúde pública, incluindo a proliferação de algas nocivas.

Um novo estudo realizado por cientistas da Escola Rosenstiel de Ciências Marinhas, Atmosféricas e da Terra pode ajudar a desvendar os diversos tipos de vírus presentes em nossos cursos d'água e oceanos. Esse conhecimento pode ajudar os líderes locais a se prepararem melhor para quando uma proliferação de algas nocivas puder afetar seu litoral ou se outros vírus estiverem presentes em baías, rios ou lagos locais.

Usando métodos de computação de alto desempenho, pesquisadores identificaram 230 novos vírus gigantes em conjuntos de dados metagenômicos marinhos disponíveis publicamente e caracterizaram suas funções.

Publicadas na revista Nature npj Viruses, suas descobertas incluem a descoberta de novos genomas de vírus gigantes até então desconhecidos na literatura. Dentro desses genomas, 530 novas proteínas funcionais foram caracterizadas, incluindo nove proteínas envolvidas na fotossíntese. Isso indica que esses vírus podem ser capazes de manipular seu hospedeiro e o processo de fotossíntese durante a infecção.

"Ao compreender melhor a diversidade e o papel dos vírus gigantes no oceano e como eles interagem com algas e outros micróbios oceânicos, podemos prever e possivelmente controlar a proliferação de algas nocivas , que representam riscos à saúde humana na Flórida, bem como em todo o mundo", disse Mohammad Moniruzzaman, coautor do estudo e professor assistente do Departamento de Biologia Marinha e Ecologia. "Os vírus gigantes são frequentemente a principal causa de morte de muitos fitoplânctons, que servem como base da teia alimentar que sustenta os ecossistemas oceânicos e as fontes de alimento. As novas funções encontradas nos vírus gigantes podem ter potencial biotecnológico, já que algumas dessas funções podem representar novas enzimas."

Até recentemente, vírus gigantes eram amplamente indetectáveis por métodos científicos devido a limitações nos processos de bioinformática. Os pesquisadores criaram uma ferramenta inovadora chamada BEREN (ferramenta de bioinformática para recuperação de vírus eucarióticos a partir de metageNomes ambientais), projetada para identificar genomas de vírus gigantes em extensos conjuntos de dados públicos de sequenciamento de DNA.

"Descobrimos que vírus gigantes possuem genes envolvidos em funções celulares , como metabolismo de carbono e fotossíntese — tradicionalmente encontrados apenas em organismos celulares", disse Benjamin Minch, principal autor do estudo e doutorando no Departamento de Biologia Marinha e Ecologia da Escola Rosenstiel. "Isso sugere que vírus gigantes desempenham um papel descomunal na manipulação do metabolismo de seus hospedeiros durante a infecção e influenciam a biogeoquímica marinha."

Os autores usaram o supercomputador Pegasus da Universidade de Miami no Frost Institute for Data Science and Computing (IDSC) para processar e montar grandes metagenomas — muitas vezes excedendo um gigabase por biblioteca — permitindo a reconstrução de centenas de bibliotecas de comunidades microbianas.

"Este estudo nos permitiu criar uma estrutura para melhorar as ferramentas existentes para detectar novos vírus, o que pode nos ajudar a monitorar a poluição e os patógenos em nossos cursos d'água", acrescentou Minch.

A equipe de pesquisa baixou dados de sequenciamento de DNA de nove grandes projetos globais de amostragem oceânica, abrangendo de polo a polo. Usando o BEREN, eles recuperaram genomas de vírus gigantes a partir dos dados. Os genomas foram então anotados usando bancos de dados de funções genéticas disponíveis publicamente para caracterizar as funções codificadas por esses vírus. Esses genomas foram comparados com todos os representantes de vírus gigantes atualmente disponíveis para identificar novas funções.

O programa BEREN utilizado para facilitar esta pesquisa preenche uma lacuna na área, fornecendo uma ferramenta única e fácil de usar para identificar e classificar vírus gigantes em conjuntos de dados de sequenciamento. O BEREN está disponível para qualquer pessoa usar e pode ser baixado em: gitlab.com/benminch1/BEREN

O estudo intitulado " Expansão da diversidade genômica e funcional de vírus gigantes oceânicos globais " foi publicado em 21 de abril de 2025 na revista Nature npj Viruses. Os autores são Benjamin Minch e Mohammad Moniruzzaman, da Escola Rosenstiel de Ciências Marinhas, Atmosféricas e da Terra da Universidade de Miami.