Carlos del Porto Blanco.
Los protagonistas de la columna de hoy son unas entidades biológicas que desafían las categorías simples de lo vivo, los virus. No son células, no realizan metabolismos propios y, sin embargo, pueden desencadenar efectos colosales en la biosfera y en la vida. Su estudio, que combina biología molecular, medicina y paleovirología, ayuda a entender tanto las amenazas como las herramientas que la ciencia utiliza para combatirlas.
Los virus no tienen pasaporte, no respetan fronteras, y nos obligan a pensar como especie, no como naciones. Peter Piot, uno de los virólogos que descubrió el virus del Ébola.
Los virus son agentes microscópicos de tamaño tan diminuto que solo pueden observarse con potentes microscopios electrónicos. No se consideran seres vivos completos, pues carecen de metabolismo propio y sólo pueden reproducirse dentro de las células de otros organismos, denominados huéspedes. Triunfan en la naturaleza al invadir células vivas y «secuestrar» su maquinaria para replicarse, lo que puede causar enfermedades que van desde un simple resfriado hasta afecciones graves como el VIH (Virus de la Inmunodeficiencia Humana) o la covid-19.
La palabra proviene del latín virus, que hace referencia al veneno, o alguna sustancia nociva, y fue usada por primera vez en inglés en 1392. Virulento, del latín virulentus (venenoso), data de 1400. La expresión “agente que causa enfermedades infecciosas” se usó por primera vez en 1728. El adjetivo «viral» data de 1948. El plural, en español, es “virus”. El término “virión” también se utiliza para referirse a una única partícula vírica infecciosa. En general, se puede definir como virus a todos aquellos ácidos nucleicos móviles capaces de formar viriones en contraposición a los viroides o plásmidos que no tienen la capacidad de formar estas estructuras complejas.
Los virus están compuestos por material genético, que puede ser ADN o ARN, envuelto en una cubierta proteica. Cuando un virus encuentra una célula adecuada, se adhiere a ella y libera su material genético en su interior. Ese material toma control de la célula y la obliga a fabricar copias del virus. La célula infectada generalmente muere liberando miles de nuevos virus que buscarán otras células para invadir.
Tomado de Wikipedia. Virus del sarampión.
Los virus se diseminan de muchas maneras diferentes y cada tipo de virus tiene una forma de transmitirse. Llamamos vectores de transmisión a los organismos vivos que los transportan de una persona a otra, o de un animal a una persona (o viceversa). Los virus que afectan a los vegetales se propagan frecuentemente por insectos que se alimentan de savia, como los áfidos, mientras que los que afectan a animales suelen propagarse por medio de insectos hematófagos (los que chupan sangre). Existen otros que no precisan de vectores: el virus de la gripe (ortomixovirus) y el del resfriado común (rinovirus y coronavirus) se propagan por el aire a través de los estornudos y la tos; los norovirus son transmitidos por vía fecal-oral, o por contacto con manos, alimentos y agua contaminados. Los rotavirus se dispersan a menudo por contacto directo con niños infectados
No todos los virus matan directamente a las células que infectan; algunos alteran su funcionamiento o permanecen latentes, por ejemplo, el herpes. La capacidad del virus para mutar, especialmente los que tienen ARN, como los retrovirus (por ejemplo, el del VIH), hace que su control y vacuna sean un desafío constante para la ciencia.
Conociendo a los virus.
Un virus es una partícula que contiene material genético (ADN o ARN) protegido por una cubierta proteica, y a veces una envoltura lipídica. No pueden replicarse por sí solos; por lo que necesitan una célula huésped para producir más virus.
A mediados del siglo XIX el término virus todavía se empleaba como sinónimo de veneno o miasma. Los virus no llegaron a conocerse como entidades biológicas hasta las postrimerías del siglo XIX, pero hay descripciones mucho más antiguas de enfermedades víricas, así como de los primeros tratamientos médicos. Se conoce un texto legal de Mesopotamia de alrededor de 1800 A.N.E. que trata del castigo que se le impuso a un hombre cuyo perro, probablemente afectado por la rabia, mordió a otra persona y la mató. En los jeroglíficos egipcios se han hallado lo que parecen representaciones de las secuelas de una infección de polio.
Fue Aulo Cornelio Celso quien, en el siglo I A.N.E., utilizó por primera vez la palabra virus. Calificó de venenosa la saliva por la que se transmite la rabia. En 1882, Adolf Mayer, haciendo experimentos sobre la enfermedad del mosaico del tabaco, causó, sin darse cuenta de ello, una transmisión de virus al transferir savia de plantas infectadas a plantas sanas, provocando de ese modo también la enfermedad de esas últimas.
Esa transferencia ya se asociaba en el siglo XVIII con la palabra virus. Así lo describe el periódico londinense The Times en la necrológica de un médico que se había infectado al coser un cadáver diseccionado, se pinchó en la mano, “de manera que se introdujo algo de la materia del virus, o dicho en otras palabras, se le inoculó la podredumbre”.
En 1884, el microbiólogo francés Charles Chamberland inventó un filtro (conocido actualmente como filtro de Chamberland o filtro de Chamberland-Pasteur) que tiene poros de tamaño inferior al de una bacteria, de manera que retiene a esas al filtrar una solución que las contenga. El biólogo ruso Dimitri Ivanovski utilizó ese filtro y demostró que los extractos de hojas molidas de plantas infectadas de tabaco seguían siendo infecciosos después de filtrarlos. Eso significaba que los agentes que provocaban la enfermedad eran significativamente más pequeños que las bacterias.
Ivanovski sugirió que la infección podría ser causada por una toxina producida por las bacterias, pero no continuó apoyando esa idea. En aquella época se pensaba que todos los agentes infecciosos podían ser retenidos por filtros y, además, que podían ser cultivados en un medio con nutrientes —esa opinión formaba parte de la teoría germinal de las enfermedades. En 1899, el microbiólogo neerlandés Martinus Beijerinck repitió los experimentos de Ivanovski y quedó convencido de que se trataba de una nueva forma de agente infeccioso. Observó que el agente solo se multiplicaba dentro de células vivas en división, pero como sus experimentos no mostraban que estuviera compuesto de partículas, lo llamó contagium vivum fluidum (“germen viviente soluble”) y reintrodujo el término “virus”.
En ese mismo año, Friedrich Loeffler y Frosch pasaron el agente de la fiebre aftosa —el Aphthovirus— por un filtro similar y descartaron la posibilidad de que se tratara de una toxina debido a su baja concentración. Concluyeron, además, que el agente se podía multiplicar. Se considera que esos hitos marcaron el nacimiento de la virología.
A principios del siglo XX, el bacteriólogo inglés Frederick Twort descubrió los virus que infectan a las bacterias, ahora llamados bacteriófagos, y el microbiólogo franco-canadiense Félix d’Herelle describió virus que, al añadirlos a bacterias cultivadas en agar, producían zonas de bacterias muertas. Diluyó con precisión una suspensión de esos virus y comprobó que las diluciones más altas (es decir, las que contenían una menor concentración de virus), no mataban a todas las bacterias, sino que formaban zonas discretas de organismos muertos. Contando esas zonas, y multiplicándolas por el factor de dilución, d’Herelle pudo calcular el número de virus en la suspensión original.
En 1922 se propuso que los bacteriófagos fueran ancestros de las bacterias o una forma intermediaria. En 1928, junto con John Burdon Sanderson Haldane se planteó que los virus o entidades similares fueran los ancestros de los organismos celulares. Hipótesis que viene respaldada con algunas evidencias.
A finales del siglo XIX, los virus se definían en función de su infectividad, su filtrabilidad y su necesidad de hospedadores vivos. Solo habían sido cultivados en plantas y animales. En 1906, Ross Granville Harrison inventó un método para cultivar tejidos en linfa, y, en 1913, E. Steinhardt utilizó ese método para cultivar virus Vaccinia en fragmentos de córnea de cobaya. En 1928, H. B. Maitland y M. C. Maitland cultivaron el mismo virus en suspensiones de riñones picados de gallina. Su método no fue adoptado ampliamente hasta 1950, cuando se empezó a cultivar poliovirus a gran escala para la producción de vacunas.
Otro avance se produjo en 1931, cuando el patólogo estadounidense Ernest William Goodpasture cultivó el virus de la gripe y otros virus en huevos fertilizados de gallina. En 1949, John Franklin Enders, Thomas Weller y Frederick Robbins, cultivaron virus de la polio en células cultivadas de embriones humanos. Por primera vez no se utilizaron tejidos animales sólidos ni huevos. Ese trabajo permitió a Jonas Salk crear una vacuna efectiva contra la polio.
Con la invención de la microscopía electrónica en 1931 por parte de los ingenieros alemanes Ernst Ruska y Max Knoll, se obtuvieron las primeras imágenes de virus. En 1935, el bioquímico y virólogo estadounidense Wendell Stanley examinó el virus del mosaico del tabaco y descubrió que estaba compuesto principalmente de proteínas. Poco tiempo después, se dividió en dos partes: proteínas y ARN. El virus del mosaico del tabaco fue el primero que se cristalizó, y por tanto, se pudo conocer su estructura en detalle. Las primeras imágenes por difracción de rayos X del virus cristalizado las obtuvieron Bernal y Fankuchen en 1941. Basándose en sus imágenes, Rosalind Franklin descubrió la estructura completa del virus en 1955.
El mismo año, Heinz Fraenkel-Conrat y Robley C. Williams demostraron que el ARN purificado del virus del mosaico del tabaco y sus proteínas de envoltura pueden ensamblarse por sí mismos, y formar virus funcionales, y sugirieron que ese debía de ser el modo en que los virus se reproducían en las células hospederas.
La segunda mitad del siglo XX fue la edad dorada del descubrimiento de los virus; la mayoría de las especies reconocidas de virus de animales, de vegetales y bacterianos se descubrieron durante esos años. En 1957, se descubrieron el arterivirus equino y la causa de la diarrea vírica bovina (un pestivirus). En 1963, Baruch Blumberg, descubrió el virus de la hepatitis B, y en 1965 Howard Temin describió el primer retrovirus. La transcriptasa inversa, enzima clave que utilizan los retrovirus para convertir su ARN en ADN, fue descrita originalmente en 1970, de manera independiente por Howard Temin y David Baltimore. En 1983, el equipo de Luc Montagnier, del Instituto Pasteur de Francia, aisló por primera vez el retrovirus que ahora se conoce por el nombre de VIH. Michael Houghton y su equipo en la Chiron Corporation descubrieron el virus de la hepatitis C.
¿Y cómo surgieron?
Existen tres hipótesis clásicas sobre el origen de los virus:
• Hipótesis de la reducción (también conocida como “hipótesis de la degeneración” o “hipótesis del reduccionismo”): es posible que los virus fueran, al principio, pequeñas células que parasitaban a otras más grandes. A lo largo del tiempo, esos precursores de los virus fueron perdiendo los genes que no necesitaban a causa de su parasitismo. Las bacterias Rickettsia y Chlamydia y la arquea Sukunaarchaeum mirabile son células vivientes que, como los virus, solo pueden reproducirse dentro de células hospederas. El ejemplo de esas procariotas parece apoyar esa hipótesis, pues es probable que su dependencia del parasitismo haya causado la pérdida de los genes que les permitían sobrevivir fuera de una célula.
• Hipótesis del escape (también llamada “hipótesis del nomadismo”, “hipótesis del vagabundeo” o “hipótesis del origen molecular-celular”): los virus podrían haber evolucionado a partir de fragmentos de ADN o ARN que «escaparon» de los genes de sus hospedadores u organismos estrechamente emparentados. El material genético fugitivo podría haber provenido de transposones o retrotransposones (fragmentos de ADN que pueden moverse entre las células). Esas son moléculas de ADN que se multiplican y se mueven a diferentes posiciones en el interior de los genes de la célula. Antiguamente llamados “genes saltarines”, son ejemplos de elementos genéticos móviles y podrían ser el origen de algunos virus. Los transposones fueron descubiertos en 1950 por Barbara McClintock a partir de sus estudios en maíz.
• Hipótesis del virus primero (también llamada “hipótesis virocentrica”, “hipótesis de la cooevolución”): los virus podrían haber aparecido antes que las células en la Tierra formándose a partir de complejas moléculas de proteínas y ácidos nucleicos, y habrían sido dependientes de la vida celular durante muchos millones de años. En la actualidad existen otros seres biológicos similares a los virus que pueden representar estados evolutivos intermedios. Por una parte, los viroides; son moléculas de ARN que no se clasifican como virus porque carecen de envoltura proteica. Se les llama también agentes subvíricos. Los viroides son importantes patógenos de las plantas. No codifican proteínas, pero interactúan con la célula hospedera y la utilizan para multiplicarse y producir sus proteínas. El virus de la hepatitis D de los humanos tiene un genoma de ARN similar al de los viroides, pero su envoltorio proteico deriva del virus de la hepatitis B y no puede producir uno propio. Por lo tanto, es un virus defectuoso que no puede multiplicarse sin la ayuda del virus de la hepatitis B. Se aprovecha, por así decirlo, de otro tipo de virus. Es similar el caso del virus satélite, los cuales infectan a células que están ya parasitadas por otro virus, el cual se convierte en su «ayudante». Un ejemplo es el virófago sputnik, dependiente del mimivirus (un virus muy grande), el cual infecta al protozoo Acanthamoeba castellanii. Los plásmidos compuestos por moléculas de ADN circular son entidades acelulares similares a los virus que se replican y evolucionan, pero a diferencia de los virus y los otros agentes mencionados que son patógenos, los plásmidos no son infecciosos y no forman parte del genoma del hospedador. Se replican independientemente del genoma y se transmiten entre hospedadores. Los plásmidos están presentes en las bacterias, arqueas y levaduras y pueden hacer que las bacterias se vuelvan resistentes a los antibióticos o que se vuelvan patógenas.
Ninguna de esas hipótesis se considera plenamente aceptada, por ejemplo, la hipótesis de la reducción no explicaba por qué los virus no se parecen en nada a los parásitos celulares, la hipótesis del escape no explica el origen de las cápsides y las envolturas víricas y la hipótesis del virus primero no explica por qué los virus dependen de un hospedador celular para su replicación. Un factor que impide identificar a los antepasados víricos es la transferencia horizontal de genes, porque los virus y los organismos celulares pudieron intercambiar genes durante la evolución. Según las investigaciones científicas la hipótesis más plausible para el origen de los virus es un híbrido entre la hipótesis del virus primero y el escape.
Actualmente, se han descrito más de 5000 tipos de virus, y algunos autores opinan que podrían existir millones de tipos diferentes. Los virus se hallan en casi todos los ecosistemas de la Tierra; son la entidad biológica más abundante. También son los más diminutos, la mayoría unas cien veces más pequeños que las bacterias: su tamaño está en el orden de los 10 nanómetros, es decir, 0,00001 milímetros. Eso significa que habría que poner aproximadamente cien mil virus en fila para cubrir 1 milímetro.
Desde el punto de vista de la evolución de otras especies, los virus son un medio importante de transferencia horizontal de genes, la cual incrementa la diversidad genética e impulsa la evolución biológica. Debido a ello los virus, junto con los otros agentes virales (viroides y virus satélite), han sido descritos como «mobilomas» o «vectores génicos», puesto que, además de replicarse en hospedadores celulares, también transportan genes de un organismo a otro mediante la transducción del material genético.
Los virus conjuntamenteo con los plásmidos y transposones (compuestos de una cadena de ADN) son medios naturales importantes para transferir genes entre diferentes organismos. Se cree que los virus desempeñaron un papel central en la evolución temprana, antes de la diversificación del último antepasado común universal (LUCA), en bacterias y arqueas-eucariotas. Los bacteriófagos y plásmidos son vectores usados en biotecnología para insertar genes foráneos de una célula a otra y se ha llevado a cabo la creación de los cósmidos, fagémidos y fásmidos, que son plásmidos híbridos con bacteriófagos.
No todos los virus son malos. Los fagos (virus que infectan bacterias) son los entes más abundantes de la biosfera y regulan poblaciones bacterianas en los océanos. En medicina, la terapia fágica es un campo prometedor para combatir infecciones bacterianas resistentes a los antibióticos. Incluso, un 8% del genoma humano está compuesto por restos de virus antiguos que nos infectaron hace millones de años y que, lejos de dañarnos, han sido cruciales en nuestra evolución, como en la formación de la placenta.
El proceso de mundialización, la apertura de nuevas vías de comunicación y la alteración de ecosistemas han creado nuevas rutas de transmisión. El VIH saltó de primates a humanos a principios del siglo XX, pero no se identificó hasta 1983, desatando una pandemia que aún perdura, aunque hoy se ha convertido en una condición crónica manejable gracias a la terapia antirretroviral.
En diciembre de 2019, un nuevo coronavirus, el SARS-CoV-2, emergió en Wuhan, China. Su rápida dispersión global demostró la vulnerabilidad interconectada. Pero también mostró el poder de la ciencia moderna: en un tiempo récord se secuenció su genoma, se desarrollaron pruebas de diagnóstico y, lo más destacable, se crearon vacunas de ARN mensajero, una tecnología revolucionaria que enseña a las células a producir una proteína que desencadena una respuesta inmune, sin necesidad de inyectar el virus completo.
El sistema inmune es un ejército sofisticado. Cuando un virus entra, las células de defensa lo detectan, lo marcan y lo destruyen. Pero los virus son astutos: mutan, cambian su “llave”, se camuflan. Es en ese punto donde entra en acción la vacunación, la herramienta más poderosa que se ha inventado contra los virus. Las vacunas entrenan al sistema inmune con una versión inofensiva del virus (o parte de él), para qué cuando llegue el verdadero, esté listo.
• Vacunas tradicionales: Usan virus muertos o debilitados (como la de la polio de Salk, 1955).
• Vacunas de ARN mensajero (ARNm): Como las de Pfizer y Moderna contra la covid-19. En lugar de inyectar el virus, inyectan instrucciones para que las células fabriquen una proteína viral inofensiva. Así, el sistema inmune aprende a reconocerla. Esa tecnología, desarrollada en gran parte por la bioquímica húngara Katalin Karikó y el inmunólogo estadounidense Drew Weissman, fue clave en 2020 —y les valió el Premio Nobel de Medicina o Fisiología en 2023.
Algunos hitos clave
• En el siglo XIV: la Peste Negra arrasó Europa, pero evidencia reciente sugiere que oleadas de peste bubónica (causada por una bacteria) pudieron ser potenciadas por brotes previos de viruela o gripe que debilitaron a la población. Fue una tormenta perfecta de patógenos.
• En los siglos XV-XVII: la conquista de América fue, en gran medida, una conquista microbiana. Virus como el de la viruela y el sarampión, traídos por los europeos, diezmaron a las poblaciones indígenas, que no tenían inmunidad previa. Fue uno de los desastres demográficos más grandes de la historia.
• El 14 de mayo de 1796, el médico inglés Edward Jenner realizó un experimento crucial. Observó que las ordeñadoras que contraían la viruela bovina (una enfermedad leve) no contraían la mortal viruela humana. Inoculó a un niño, James Phipps, con viruela bovina y luego lo expuso al virus de la viruela humana. El niño no enfermó. Había nacido la primera vacuna de la historia.
• En 1918: La mal llamada «Gripe Española», realmente estadounidense (causada por el virus H1N1) infectó a un tercio de la población mundial y mató entre 50 y 100 millones de personas, más que la Primera Guerra Mundial. Su peculiaridad fue provocar una «tormenta de citoquinas»: una respuesta inmune descontrolada y exagerada que acababa con los pacientes jóvenes y sanos. Curiosamente, no se aisló el virus hasta 1997, cuando científicos recuperaron muestras de cuerpos congelados en Alaska y lograron secuenciarlo.
• En 1892: los biólogos Dmitri Ivánovski (ruso) y Martinus Beijerinck (neerlandés) comprenden que ciertos agentes infecciosos del mosaico del tabaco pasan a través de filtros que no permitían el paso a bacterias, introduciendo el concepto de “agente filtrable” y sembrando la idea de los virus.
• En 1935: el bioquímico estadounidense Wendell Stanley cristalizó el virus del mosaico del tabaco, demostrando que podía comportarse como un químico inerte. Ese hallazgo le valió el Premio Nobel de Medicina o Fisiología del 1946, pero también abrió un debate filosófico: ¿cómo algo “muerto” puede cobrar vida al entrar en una célula?
• En 1955: el científico estadounidense Jonas Salk desarrolló la primera vacuna efectiva contra la poliomielitis, una enfermedad viral que paralizaba a miles de niños cada año. El anuncio fue tan esperado que, según se cuenta, el día que se confirmó su eficacia, la gente salió a las calles a celebrarlo como si fuera el fin de una guerra.
• En 1950-1960: Se desarrollan técnicas de cultivo celular que permiten estudiar virus fuera de organismos completos, acelerando la comprensión de su replicación.
• En 1983: Se identificó el virus del VIH, causante del SIDA. Su aparición marcó un antes y un después en la medicina, la política sanitaria y la conciencia social sobre las enfermedades infecciosas.
• En 1980-1990: Se identifica la diversidad de los virus y se produce la comprensión de la retrotranscriptasa como motor de la replicación viral.
• En 2003: el brote de SARS-CoV-1 destaca la importancia de la vigilancia epidemiológica y la cooperación internacional.
• En 2020-2021: la pandemia de SARS-CoV-2 estremeció al mundo y mostró la rapidez de desarrollo de vacunas basadas en tecnología de ARN mensajero, así como la importancia de estrategias no farmacológicas y comunicación pública eficaz.
Los virus son, en definitiva, una fuerza de la naturaleza. No son maliciosos; simplemente siguen su programación evolutiva: replicarse. La supervivencia de las especies depende de entender esa programación, de respetar los ecosistemas que albergan una inmensa diversidad viral y de apoyar la ciencia que permite desarrollar las herramientas —vacunas, antivirales, conocimientos— para coexistir con esos formidables y antiguos compañeros de viaje. La próxima pandemia no es una cuestión de «si» ocurrirá, sino de «cuándo». Y nuestro mejor escudo será el mismo que el de Jenner: el conocimiento científico.
En conclusión, los virus son fascinantes por mezclar simplicidad y complejidad. Entender qué son, cómo se propagan y cómo afectan a la salud humana es fundamental para proteger la vida y avanzar en los tratamientos contra las enfermedades que ellos provocan. La divulgación científica con lenguaje claro cumple un papel crucial para que esta información llegue a todos, promoviendo una sociedad informada y resiliente ante futuras pandemias, ojalá lo haya logrado.
Referencias.
• Navarro Escrivá, Reme. Virus: qué son, cómo se transmiten y cómo combatirlos. Atida. 20 de junio de 2024. Obtenido de: https://www.atida.com/es-es/blog/que-es-un-virus
• Virus Enciclopedia Británica. Obtenido de https://www.britannica.com/science/virus
• Virus. Wikipedia. Obtenido de https://es.wikipedia.org/wiki/Virus