¿Qué son los virus?
Los virus son parásitos microscópicos, generalmente mucho más pequeños que las bacterias. Carecen de la capacidad de desarrollarse y reproducirse fuera de un cuerpo anfitrión.
Predominantemente, los virus tienen la reputación de ser la causa del contagio. Los eventos generalizados de enfermedad y muerte han reforzado sin duda dicha reputación. Probablemente nos venga a la mente el brote de ébola de 2014 en África Occidental y la pandemia de gripe H1N1/sucia de 2009 (un brote mundial generalizado). Aunque estos virus son ciertamente enemigos astutos para los científicos y los profesionales de la medicina, otros de su clase han sido fundamentales como herramientas de investigación, ya que han contribuido a la comprensión de los procesos celulares básicos, como la mecánica de la síntesis de proteínas, y de los propios virus.
Descubrimiento
¿Cuánto más pequeños son la mayoría de los virus en comparación con las bacterias? Bastante. Con un diámetro de 220 nanómetros, el virus del sarampión es unas 8 veces más pequeño que la bacteria E.coli. Con 45 nm, el virus de la hepatitis es unas 40 veces más pequeño que la E.coli. Para hacerse una idea de lo pequeño que es esto, David R. Wessner, profesor de biología del Davidson College, ofrece una analogía en un artículo publicado en 2010 en la revista Nature Education: El virus de la polio, de 30 nm de diámetro, es unas 10.000 veces más pequeño que un grano de sal. Tales diferencias de tamaño entre los virus y las bacterias proporcionaron la primera pista crítica de la existencia de los primeros.
Hacia finales del siglo XIX la noción de que los microorganismos, especialmente las bacterias, podían causar enfermedades estaba bien establecida. Sin embargo, los investigadores que estudiaban una problemática enfermedad del tabaco -la enfermedad del mosaico del tabaco- estaban algo perplejos en cuanto a su causa.
En un artículo de investigación de 1886 titulado «Sobre la enfermedad del mosaico del tabaco», Adolf Mayer, un químico e investigador agrícola alemán, publicó los resultados de sus extensos experimentos. En concreto, Mayer descubrió que cuando trituraba hojas infectadas e inyectaba el jugo nocivo en las venas de las hojas de tabaco sanas, se producía el moteado amarillento y la decoloración característicos de la enfermedad. Mayer conjeturó correctamente que lo que causaba la enfermedad del mosaico del tabaco estaba en el jugo de las hojas. Sin embargo, no obtuvo resultados más concretos. Mayer estaba seguro de que lo que causaba la enfermedad era de origen bacteriano, pero no pudo aislar el agente causante de la enfermedad ni identificarlo al microscopio. Tampoco pudo recrear la enfermedad inyectando plantas sanas con una serie de bacterias conocidas.
En 1892, un estudiante ruso llamado Dmitri Ivanovsky repitió esencialmente los experimentos de Mayer con jugos, pero con un pequeño giro. Según un artículo de 1972 publicado en la revista Bacteriological Reviews, Ivanovsky pasó el zumo de hojas infectadas por un filtro Chamberland, un filtro lo suficientemente fino como para capturar bacterias y otros microorganismos conocidos. A pesar del tamizado, el líquido filtrado seguía siendo infeccioso, lo que sugiere una nueva pieza del rompecabezas; lo que causaba la enfermedad era lo suficientemente pequeño como para pasar por el filtro. Sin embargo, Ivanovsky también concluyó que la causa de la enfermedad del mosaico del tabaco era bacteriana, sugiriendo que el filtrado «contenía bacterias o una toxina soluble». No fue hasta 1898 cuando se reconoció la presencia de virus. El científico holandés Martinus Beijerinck, al tiempo que confirmaba los resultados de Ivanovsky, sugirió que la causa de la enfermedad del mosaico del tabaco no era bacteriana sino un «virus líquido vivo», refiriéndose a él con el término, ya obsoleto, de «virus filtrable»
Los experimentos de Ivanovsky, Beijerinck y otros que siguieron sólo apuntaban a la existencia de virus. Tendrían que pasar algunas décadas más antes de que alguien viera realmente un virus. Según un artículo publicado en 2009 en la revista Clinical Microbiology Reviews, una vez desarrollado el microscopio electrónico en 1931 por los científicos alemanes Ernst Ruska y Max Knoll, se pudo visualizar el primer virus con la nueva tecnología de alta resolución. Estas primeras imágenes tomadas por Ruska y sus colegas en 1939 eran del virus del mosaico del tabaco. Así, el descubrimiento de los virus cerró el círculo.
Estructura
Los virus se tambalean en los límites de lo que se considera vida. Por un lado, contienen los elementos clave que conforman todos los organismos vivos: los ácidos nucleicos, el ADN o el ARN (cualquier virus sólo puede tener uno u otro). Por otro lado, los virus carecen de la capacidad de leer y actuar de forma independiente sobre la información contenida en estos ácidos nucleicos.
«Un virus mínimo es un parásito que requiere replicarse (hacer más copias de sí mismo) en una célula huésped», dijo Jaquelin Dudley, profesor de biociencias moleculares de la Universidad de Texas en Austin. «El virus no puede reproducirse fuera del huésped porque carece de la complicada maquinaria que posee una célula». La maquinaria celular del huésped permite a los virus producir ARN a partir de su ADN (un proceso llamado transcripción) y construir proteínas basadas en las instrucciones codificadas en su ARN (un proceso llamado traducción).
Cuando un virus está completamente ensamblado y es capaz de infectar, se conoce como virión. Según los autores de «Medical Microbiology 4th Ed.» (University of Texas Medical Branch at Galveston, 1996), la estructura de un virión simple consta de un núcleo interno de ácido nucleico rodeado por una cubierta exterior de proteínas conocida como cápside. La cápside protege a los ácidos nucleicos virales de ser masticados y destruidos por enzimas especiales de la célula huésped llamadas nucleasas. Algunos virus tienen una segunda capa protectora conocida como envoltura. Esta capa suele derivar de la membrana celular de un huésped; pequeños trozos robados que se modifican y reutilizan para que el virus los utilice.
El ADN o ARN que se encuentra en el núcleo del virus puede ser de cadena simple o doble. Constituye el genoma o la suma total de la información genética de un virus. Los genomas virales suelen ser de pequeño tamaño y sólo codifican proteínas esenciales, como las proteínas de la cápside, las enzimas y las proteínas necesarias para la replicación dentro de una célula huésped.
Función
La función principal del virus o virión es «entregar su genoma de ADN o ARN a la célula huésped para que el genoma pueda ser expresado (transcrito y traducido) por la célula huésped», según «Medical Microbiology».
En primer lugar, los virus necesitan acceder al interior del cuerpo del huésped. Las vías respiratorias y las heridas abiertas pueden actuar como puertas de entrada para los virus. A veces los insectos proporcionan el modo de entrada. Ciertos virus se transportan a través de la saliva de un insecto y entran en el cuerpo del huésped después de la picadura. Según los autores de «Molecular Biology of the Cell, 4th Ed» (Garland Science, 2002), estos virus pueden replicarse tanto en el interior de las células del insecto como en las del huésped, lo que garantiza una transición fluida de una a otra. Algunos ejemplos son los virus que causan la fiebre amarilla y el dengue.
Los virus se adhieren entonces a las superficies de las células del huésped. Lo hacen reconociendo y uniéndose a los receptores de la superficie celular, como si fueran dos piezas de puzzle entrelazadas. Muchos virus diferentes pueden unirse al mismo receptor y un solo virus puede unirse a diferentes receptores de la superficie celular. Mientras que los virus los utilizan en su beneficio, los receptores de la superficie celular están realmente diseñados para servir a la célula.
Después de que un virus se una a la superficie de la célula huésped, puede empezar a moverse a través de la cubierta exterior o membrana de la célula huésped. Hay muchos modos diferentes de entrada. El VIH, un virus con envoltura, se fusiona con la membrana y la atraviesa. Otro virus con envoltura, el virus de la gripe, es engullido por la célula. Algunos virus sin envoltura, como el virus de la polio, crean un canal de entrada poroso y atraviesan la membrana.
Una vez dentro, los virus liberan sus genomas y también alteran o secuestran varias partes de la maquinaria celular. Los genomas virales dirigen a las células huésped para que produzcan finalmente proteínas virales (muchas veces deteniendo la síntesis de cualquier ARN y proteínas que la célula huésped pueda utilizar). En última instancia, los virus ponen la baraja a su favor, tanto dentro de la célula huésped como en el propio huésped, creando las condiciones que les permiten propagarse. Por ejemplo, cuando se sufre un resfriado común, un estornudo emite 20.000 gotitas que contienen partículas de rinovirus o coronavirus, según «Molecular Biology of the Cell». Tocar o respirar esas gotitas, es todo lo que se necesita para que un resfriado se propague.
Nuevos descubrimientos
La comprensión de las relaciones entre los virus comenzó con la observación de las similitudes de tamaño y forma, si los virus contenían ADN o ARN, y en qué forma. Con mejores métodos para secuenciar y comparar genomas virales, y con la constante afluencia de nuevos datos científicos, lo que sabemos sobre los virus y sus historias se afina constantemente.
Hasta 1992, se daba por sentado que los virus eran mucho más pequeños que las bacterias, con genomas diminutos. Ese año, los científicos descubrieron una estructura similar a la de las bacterias dentro de unas amebas en una torre de refrigeración de agua, según Wessner. Resulta que lo que descubrieron no era una especie bacteriana, sino un virus muy grande, al que denominaron Mimivirus. El virus tiene un tamaño de unos 750 nm y podría tener las mismas propiedades de tinción que las bacterias grampositivas. A esto le siguió el descubrimiento de otros virus de gran tamaño, como el Mamavirus y el Megavirus.
«No se sabe cómo evolucionaron estos grandes virus», dijo Dudley, refiriéndose a ellos como los «elefantes» del mundo de los virus. «Pueden ser células degeneradas, que se han convertido en parásitos de otras células (los Mimivirus infectan a las amebas), o pueden ser virus más típicos que van adquiriendo genes adicionales del huésped», añadió. Los mimivirus necesitan la maquinaria celular del huésped para producir proteínas, al igual que otros virus más pequeños. Sin embargo, su genoma aún contiene muchos restos de genes asociados al proceso de traducción. Es posible que los Mimivirus hayan sido alguna vez células independientes. O simplemente podrían haber adquirido y acumulado algunos genes del huésped, escribió Wessner.
Estos descubrimientos plantean nuevas preguntas y abren nuevas vías de investigación. En el futuro, estos estudios podrían dar respuesta a cuestiones fundamentales sobre los orígenes de los virus, cómo llegaron a su actual estado parasitario y si los virus deberían incluirse en el árbol de la vida.