Los virus: entre la vida y la muerte

A principios del siglo XX, la humanidad se enfrentó a una de las pruebas más duras desde el inicio de nuestra aventura en el planeta. El mundo en general y Europa en particular sufrieron la devastación de la Gran Guerra, un conflicto bélico sin precedentes. Las pesadillas de los soldados y de los civiles eran protagonizadas por la pólvora, el fuego y las balas, mientras que, en la sombra, una amenaza mayor se estaba gestando. El 4 de marzo de 1918, en la fase final de la guerra, se empezaron a describir una serie de casos de una anómala enfermedad en Estados Unidos, concretamente en Fort Riley, Kansas. Durante los siguientes meses, la patología evolucionaría a una letal enfermedad que se empezó a propagar por Europa y a la que se le dio el nombre de “gripe española”, ya que, en España, la prensa no sufría la censura de otros países europeos que actuaban como beligerantes en el conflicto, haciéndose eco del impacto de la pandemia. La Primera Guerra Mundial costó la vida de 10 a 31 millones de personas, mientras que la gripe española se estima en unos 50 millones de personas, aunque algunos estudios elevan bastante esta cifra. El causante de esta patología: un virus.

Muchas de las grandes patologías que afectan a la humanidad en nuestros días son causadas por estos entes, lo que pone de manifiesto la necesidad de profundizar en su conocimiento. El descubrimiento de nuevos tipos virales y la caracterización genética y molecular de los mismos es un campo de investigación que debe ser fuertemente financiado, ya que constituye una unión casi perfecta entre la ciencia básica y la ciencia aplicada, la fusión de dos filosofías científicas, la del “saber por saber” y la de “aplicar el conocimiento adquirido”. La falta de recursos en la investigación básica de los virus no es un buen enfoque de futuro, ya que, en momentos de crisis, es cuando nos damos cuenta de lo ignorantes que somos ante una amenaza que desconocemos. Por poner un ejemplo, hace 20 años la investigación de la familia Coronaviridae no era un campo de amplia financiación por parte de las administraciones, siendo relegado a un virus de poca importancia. Tras el SARS, el MERS y el SARS-CoV-2, es el momento de plantearse hasta qué punto no es necesario investigar en campos de ciencia básica.

El virus SARS-CoV-2 mostrando las proteínas de membrana SEM. Al mismo tiempo, la porción gris de la imagen también está formada por proteínas que recubren al material genético del virus, en el interior.

Los virus son entidades microscópicas que están formados por moléculas orgánicas, las mismas que forman nuestro propio cuerpo. Comparten características fundamentales con el resto de los organismos: su envoltura está constituida por proteínas; en el interior de ésta, un material genético extraordinariamente aprovechado permite la síntesis de las proteínas de la envuelta y, como no, permite la replicación de su genoma cuando infectan a un huésped. Pero los virus no tienen una característica fundamental que nos sirve para categorizar a lo que está vivo de lo que no está vivo: no están formados por células, las unidades básicas de la vida.

Los virus no siguen esta regla fundamental, por lo que, tradicionalmente, se les ha considerado como agentes infecciosos acelulares. Debido a esto, las patologías asociadas a los virus no se pueden tratar con fármacos empleados para combatir a parásitos o infecciones bacterianas, como los antibióticos. Los virus son parásitos celulares obligados, necesitando infectar a una célula para su reproducción. Carecen de maquinaria metabólica molecular, por lo que se sirven de la de sus huéspedes para la síntesis de sus proteínas y la replicación de su genoma. Para poder infectar a su célula huésped, los virus se sirven de los receptores celulares naturales de la célula. Es por esto por lo que los virus son tan específicos de un grupo de organismos o, incluso, de una especie. Aun así, estos agentes infecciosos pueden “saltar” entre especies mediante modificaciones puntuales de su material genético, es decir, de mutaciones. Las mutaciones, que ocurren de forma azarosa, pueden suponer una ventaja selectiva para el virus, por lo que la selección natural favorecería dichas mutaciones y permitiría al virus adaptarse. Por su naturaleza altamente replicativa, los virus tienen una tasa mutacional extraordinariamente elevada, lo que fomenta la aparición de mutaciones ventajosas que pueden ser seleccionadas

Microfotografía del virus del ébola realizada con microscopía de transmisión (TEM). Los virus pueden adoptar formas inusuales y complejas, variables en forma, tamaño y distribución de proteínas de membrana.

Los virus siguen, fundamentalmente, dos grandes vías en el momento de infectar a una célula. Después del anclaje se produce la introducción del material genético del virus o incluso del virus en su totalidad. En este punto, algunos virus se limitan a producir miles de copias de sí mismos, siendo liberados al exterior, bien empleando la propia maquinaria celular para ello, bien lisando la célula (ciclo lítico viral). Otros virus tienen una naturaleza más insidiosa, pudiendo insertar su material genético en el genoma de su hospedador. Entre los grupos que pueden realizar esta función encontramos a los retrovirus (grupo en el que se encuentra el VIH) y los herpesvirus. Estos virus son capaces de permanecer latentes en su hospedador durante meses o incluso años, produciendo una infección recurrente cada cierto tiempo -como los herpesvirus- o manifestando una patología más extendida en el tiempo -siendo el caso de los retrovirus-.

En las últimas décadas, el avance de la genética y de las técnicas de secuenciación genómica han arrojado un dato muy interesante sobre los virus. Se ha estimado que nuestro genoma está compuesto, en un porcentaje significativo, por elementos virales endógenos, mientras que se han descrito estos mismos elementos en otros vertebrados, plantas y hongos, lo que apunta a que este proceso no es exclusivo de un grupo en concreto, sino que es una tendencia clara en los seres celulares. Estas secuencias de ADN son los restos del genoma de un virus integrativo que insertó su genoma en la célula huésped. En el caso de los organismos que se reproducen mediante la unión de gametos, la infección de estos virus en la línea germinal permitió la transmisión de estos elementos virales endógenos a la descendencia. La presencia de estos elementos virales endógenos en nuestro genoma y su implicación en el proceso evolutivo es un campo de investigación puntero y prometedor. En definitiva, somos portadores de “virus fósiles”, segmentos de nuestro ADN con un pasado biológico y evolutivo propio.

El ciclo del virus SARS-CoV-2 es un buen ejemplo del clásico ciclo viral de virus que no insertan su material genético en el genoma celular. Como se puede apreciar, el virus se sirve de la maquinaria celular para la síntesis de sus proteínas y para replicar su material genético

Al mismo tiempo, la inserción de estos genomas virales en el genoma celular ha sido descrita como un mecanismo de activación oncogénica. Como ya sabemos, el cáncer es un conjunto de cientos de enfermedades cuya característica común es la proliferación descontrolada de un grupo de células, debido a un fallo en los mecanismos de regulación intrínsecos celulares de control de la división y progresión del ciclo celular. Pues bien, algunos virus pueden insertar su material genético en el genoma de su hospedador, lo que puede producir daños en el material genético de la célula. Estos daños pueden afectar a genes clave en la regulación de la división celular y, a la larga, producir un cáncer. La relación entre virus y cáncer ha sido ampliamente descrita para cáncer de hígado -por la presencia del virus de la hepatitis B-, linfoma de Burkitt y cáncer nasofaríngeo donde se ha establecido una clara relación entre la enfermedad y la presencia del virus de Epstein-Barr, el virus HHV8 se ha descrito como el causante del sarcoma de Kaposi, mientras que el papiloma humano es causado por el virus del papiloma humano (VPH). Aunque los ejemplos son cuantiosos, cabe destacar que, frente a muchos de ellos, la vacunación se alza como una herramienta muy efectiva para detener el curso epidemiológico de la patología.

Pese a lo que el gran público cree, los virus no se restringen al conjunto de los mamíferos, sino que se han encontrado virus en insectos, plantas e, incluso, en bacterias. Este es uno de los casos más apasionantes de la investigación en virología, ya que los virus bacterianos son extremadamente complejos en su estructura viral externa. Una vez que se acoplan a las bacterias, lo que inicia el proceso de infección, los virus bacterianos o bacteriófagos producen todas las proteínas de su envuelta externa, siendo necesario acoplarlas perfectamente en el interior celular. Para imaginarnos este proceso, es similar a montar un puzzle sin el dibujo de la caja y con muchas más piezas. Aun así, estas piezas del rompecabezas viral se ensamblan para construir una estructura molecular asombrosamente precisa y exacta. En insectos, el caso más excepcional afecta a las abejas. Durante los últimos años, los entomólogos y apicultores han descrito un fenómeno conocido como Síndrome de Colapso de Colonia, en el que colmenas enteras de estos himenópteros han desaparecido en cuestión de días. Aunque la causa de este fenómeno es multifactorial, algunos virus exclusivos de las abejas, como el virus de la parálisis aguda de Israel, pueden fomentar esta lenta extinción. El virus del mosaico del tabaco (TMV) es una de las mayores plagas de la agricultura tabaquera, afectando a las hojas de la planta del tabaco. Curiosamente, este fue el primer virus en ser descrito como el agente causal de la enfermedad de la planta del tabaco, lo que marcó una guía en la investigación sobre la relación virus-enfermedad.

Estructura básica de un bacteriófago. En la imagen también se puede apreciar el ciclo de un bacteriófago infectando a una bacteria y produciendo miles de copias que lisarán la célula para dispersarse.

En conclusión, los virus, entidades acelulares causantes de patologías en multitud de seres vivos, todavía siguen siendo un misterio para nosotros. Cada semana, cientos sino miles de publicaciones sobre la naturaleza viral, su estructura molecular o su caracterización genética son publicados en revistas de alto impacto, lo que da una idea de hasta que punto seguimos siendo unos náufragos en un mar de ignorancia. Por tanto, la importancia de la investigación en el campo de la virología es incuestionable y necesaria, un área de conocimiento dinámica y apasionante, una ventana a un mundo desconocido y exótico. Un mundo habitado por seres en el limbo entre la vida y la muerte.