Inclusión de los virus en el árbol filogenético
En cuanto a la inclusión de los virus en el árbol filogenético hay que tener en cuenta que no son un taxón monofilético63 y de hecho la mayoría de los especialistas no comparan a los virus con los organismos celulares mediante análisis moleculares porque carecen de ciertas moléculas usadas en dichos análisis. Por ello los comparan con polimerasas celulares y realmente se ha demostrado que los virus pueden adquirir genes y enzimas de sus huéspedes por transferencia horizontal lo que hace que se vean atraídos a sus huéspedes o a los organismos estrechamente emparentados con estos, formando árboles polifiléticos.132 133 Este error ha llevado algunos autores a respaldar la teoría de que los virus se habrían originado por el escape de elementos genéticos móviles, pero recientemente ha sido cuestionado.64 134
Por otro lado estudios basados en los proteomas y los pliegues de las proteínas que son secuencias que pueden conservarse por miles millones de años, incluyendo múltiples familias virales y varios filos celulares64 han llegado a una hipótesis de que los virus son un grupo complejamente parafilético, el análisis ha demostrado que los virus ARN son un taxón parafilético de los virus ADN, pero los organismos celulares formaron un subgrupo dentro los virus ADN siendo la familia Mimiviridae la más cercana a estos.63 135 El análisis ha encontrado que los grupos de la clasificación de Baltimore y algunos órdenes establecidos por el ICTV son de hecho polifiléticos. Los virus retrotranscrtios y los virus gigantes no formaron grupos monofiléticos lo que implica que evolucionaron independientemente en diferentes líneas evolutivas. Los autores proponen que lo más probable es que los virus se hayan originado en protobiontes que posteriormente se separaron para dar origen a las primeras células procariotas136 o también es probable que hayan surgido varias veces en el mundo de ARN. Esto demuestra que pueden haber más de 20 dominios virales y tan sólo 2 dominios celulares.
Virus y enfermedades humanas
A Ejemplos de enfermedades humanas comunes provocadas por virus son el resfriado, la gripe, la varicela y el herpes simple.139 140 141 Muchas enfermedades graves como el ébola, el sida, la gripe aviar y el SARS son causadas por virus.142 143 144 La capacidad relativa de los virus de provocar enfermedades se describe en términos de «virulencia». Otras enfermedades están siendo investigadas para descubrir si su agente causante también es un virus, como la posible conexión entre el herpesvirus humano 6 (HHV6) y enfermedades neurológicas como la esclerosis múltiple y el síndrome de fatiga crónica.145 Actualmente existe un debate sobre si el bornaviridae, antiguamente considerado la causa de enfermedades neurológicas en los caballos, podría ser la causa de enfermedades psiquiátricas en los humanos.146
Los virus tienen diferentes mecanismos mediante los cuales causan enfermedades a un organismo, que dependen en gran medida de la especie de virus. Los mecanismos a nivel celular son principalmente la lisis de la célula, es decir, la ruptura y posterior muerte de la célula. En los organismos pluricelulares, si mueren demasiadas células del organismo en general comenzará a sufrir sus efectos. Aunque los virus causan una disrupción de la homeostasis saludable, provocando una enfermedad, también pueden existir de manera relativamente inofensiva en un organismo. Un ejemplo sería la capacidad del virus del herpes simple de permanecer en un estado durmiente dentro del cuerpo humano. Esto recibe el nombre de «latencia»147 y es una característica de todos los herpesvirus, incluyendo el virus de Epstein-Barr (que causa mononucleosis infecciosa) y el virus de la varicela zóster (que causa la varicela). Las infecciones latentes de varicela pueden generarse posteriormente en la etapa adulta del ser humano en forma de la enfermedad llamada herpes zóster.148 Sin embargo, estos virus latentes algunas veces suelen ser beneficiosos, incrementando la inmunidad del cuerpo contra algunos seres patógenos, como es el caso del Yersinia pestis.149 Cuando alguna enfermedad viral vuelve a aparecer en cualquier etapa de la vida se conoce popularmente como culebrilla.
Algunos virus pueden causar infecciones permanentes o crónicas, en las que los virus continúan replicándose en el cuerpo a pesar de los mecanismos de defensa del huésped.150 Esto es habitual en las infecciones de virus de la hepatitis B y de la hepatitis C. Los enfermos crónicos son conocidos como portadores, pues sirven de reservorio de los virus infecciosos.151 En poblaciones con una proporción elevada de portadores, se dice que la enfermedad es endémica.152 Algunos virus pueden mutar dentro de las células huéspedes, reforzando sus defensas contra diversos antivirales, proceso conocido como mutación.153
Epidemiología
La epidemiología viral es la rama de la ciencia médica que estudia la transmisión y el control de infecciones víricas en los humanos. La transmisión de virus puede ser vertical (de madre a hijo) u horizontal (de una persona a otra). Ejemplos de transmisión vertical incluyen el virus de la hepatitis B o el VIH, en que el bebé ya nace infectado con el virus.154 Otro ejemplo más raro es el virus de la varicela zóster. Normalmente causa infecciones relativamente leves en los humanos, pero puede resultar fatal para los fetos y los bebés recién nacidos.155 La transmisión horizontal es el mecanismo de contagio de virus más extendido. La transmisión puede ser por intercambio de sangre o por el cambio de fluidos en la actividad sexual (p. ej., VIH, hepatitis B y hepatitis C), por la boca por el intercambio de saliva (p. ej., virus de Epstein-Barr), por alimentos o agua contaminados (p. ej., norovirus), por la respiración de virus en forma de aerosol (p. ej., virus de la gripe) o por insectos vectores como los mosquitos (ej., dengue). La tasa y la velocidad de la transmisión de infecciones víricas dependen de factores como la densidad de población, el número de individuos susceptibles (los que no son inmunes),156 la calidad del sistema sanitario y el tiempo.157
La epidemiología se utiliza para romper la cadena de infecciones en poblaciones durante brotes de enfermedades víricas.158 Se utilizan medidas de control basándose en el conocimiento del modo de transmisión del virus. Una vez identificado el virus, a veces se puede romper la cadena de infecciones por medio de vacunas. Cuando no se puede contar con vacunas, pueden resultar eficientes el saneamiento y la desinfección. A menudo se aísla a las personas infectadas del resto de la comunidad, y los que han estado expuestos al virus son puestos en cuarentena.159 Para controlar el brote de fiebre aftosa en bovinos británicos en 2001, se sacrificaron miles de cabezas de ganado.160 La mayoría de infecciones víricas de los humanos y otros animales tienen un periodo de "incubación" durante el cual la infección no causa ningún signo o síntoma.161 Los períodos de incubación de las enfermedades víricas van desde unos días hasta semanas, pero son conocidos en el caso de muchas infecciones.162 Tras el periodo de incubación hay un «periodo de comunicabilidad», un tiempo durante el cual el individuo o animal infectado es contagioso y puede infectar otra persona o animal.163 Este periodo también es conocido en muchas infecciones, y el conocimiento de la longitud de ambos periodos es importante en el control de brotes.164 Cuando un brote causa una proporción inusualmente elevada de infecciones en una población, comunidad o región, se le llama epidemia. Si un brote se extiende en todo el mundo se le llama pandemia.165
Epidemias y pandemias
Las poblaciones amerindias fueron devastadas por enfermedades contagiosas, especialmente la viruela, llevada a América por los colonos europeos. Es incierto el número de nativos americanos muertos por enfermedades extranjeras después de la llegada de Colón a América, pero se ha estimado que fue el 70 % de la población indígena. Los estragos causados por esta enfermedad contribuyeron significativamente a los intentos de los europeos de ahuyentar o conquistar la población nativa.166 167 168 169 170 171 172 Una pandemia es una epidemia global. La pandemia de gripe de 1918, fue una pandemia de gripe de categoría 5 provocada por un virus de la gripe A inusualmente grave y mortal. Las víctimas a menudo eran adultos jóvenes sanos, en contraste con la mayoría de brotes de gripe, que afectan predominantemente pacientes jóvenes, ancianos o débiles.173 La pandemia de gripe española duró de 1918 a 1919. Las estimaciones más antiguas dicen que mató entre 40 y 50 millones de personas,174 mientras que las más recientes sugieren que podría haber muerto hasta 100 millones de personas, o un 5 % de la población mundial en 1918.175
La mayoría de investigadores creen que el VIH se originó en el África subsahariana durante el siglo XX;176 y actualmente es una pandemia, con un número estimado de 38,6 millones de enfermos en todo el mundo.177 El Programa Conjunto de las Naciones Unidas sobre el VIH/SIDA (UNAIDS) y la Organización Mundial de la Salud (OMS) estiman que el sida ha matado a más de 25 millones de personas desde que fue reconocida por primera vez el 5 de junio de 1981, siendo una de las epidemias más destructivas de la historia.178 En 2007 hubo 2,7 millones de infecciones con VIH y dos muertes relacionadas con este virus.179
Algunos patógenos víricos muy letales son miembros de la familia de los Filoviridae. Los Filovirus son virus similares a filamentos que causan la fiebre hemorrágica vírica, e incluyen el Ébola y los virus de Marburg. El virus de Marburg atrajo la atención de la prensa en abril de 2005 por un brote en Angola. El brote, que comenzó en 2004 y se extendió en 2005, fue la peor epidemia del mundo de cualquier tipo de fiebre hemorrágica vírica.180
En 2009, surgió en México, una supuesta pandemia de Influenzavirus A (H1N1);181 conocido como Virus H1N1/09 Pandémico.182 El origen de la infección es una variante de la cepa H1N1, con material genético proveniente de una cepa aviaria, dos cepas porcinas y una humana que sufrió una mutación y dio un salto entre especies (o heterocontagio) de los cerdos a los humanos, y contagiándose de persona a persona.183 La pandemia fue clasificada, según la OMS, de Nivel 6. Aproximadamente, murieron 14.286 en todo el mundo a causa de esta enfermedad.184
Cáncer
Los virus son una causa establecida de cáncer en los humanos y otras especies. Los cánceres virales son extremadamente raros y solo ocurren de unas cuantas personas (o animales). Los virus que producen cáncer pueden provenir de muchas familias, tanto de virus ADN como de virus ARN, y no únicamente del oncovirus (un término obsoleto para referirse a los retrovirus). El desarrollo del cáncer puede deberse a gran cantidad de factores como la debilidad inmunitaria del huésped y mutaciones en este.185 186 Los virus más importantes asociados con cánceres humanos son el papilomavirus humano, el virus de la hepatitis B, el virus de la hepatitis C, el virus de Epstein-Barr, y el virus T-linfotrópico humano. El más reciente descubrimiento de un virus que causa cáncer es el poliomavirus (Merkel cell polyomavirus) que es la causa de un raro cáncer de piel denominado carcinoma de células de Merkel.187
Los virus de la hepatitis pueden causar una infección crónica que provoca cáncer de hígado.188 189 La infección con virus T-linfotrópico humano puede causar paraparesia espástica tropical y leucemia de linfocitos T del adulto.190 Los papilomavirus humanos son una causa establecida de cáncer de cérvix, piel, ano y pene.191 Dentro de los Herpesviridae, el human herpesvirus 8 causa sarcoma de Kaposi y linfoma de las cavidades corporales, y el virus de Epstein-Barr causa linfoma de Burkitt, enfermedad de Hodgkin, trastorno linfoproliferativo de los linfocitos B y carcinoma nasofaríngeo.192 El Merkel cell poliomavirus está estrechamente relacionado con el SV40 y con los poliomavirus del ratón que han sido usados como modelos de animales para los virus del cáncer desde hace 50 años.193
Respuesta inmune del huésped
La primera línea de defensa del organismo contra los virus es el sistema inmunitario innato. Este incluye las células y otros mecanismos que defienden al organismo de la infección de una forma no específica. Esto significa que las células del sistema innato reconocen y responden a los agentes patógenos de una manera genérica, pero, a diferencia del sistema inmune adaptativo, no confieren protección de larga duración o inmunidad.194
El ARN interferente es una importante defensa innata contra los virus.195 Muchos virus tienen una estrategia de replicación que implica ARN bicatenario (dsRNA). Cuando tales virus infectan a una célula y liberan su molécula o moléculas de ARN, inmediatamente una proteína compleja denominada dicer se une al ARN y lo corta en pedazos más pequeños. Una vía bioquímica denominada complejo RISC se activa y degrada el ARNm viral. Los rotavirus evitan este mecanismo no desnudándose completamente dentro de la célula. El dsRNA genómico continúa protegido en el interior del núcleo del virión y se liberan los nuevos ARNm producidos a través de los poros de la cápside.196 197
Cuando el sistema inmunitario adaptativo de un vertebrado encuentra un virus, produce anticuerpos específicos que se unen al virus y lo hacen no infeccioso, lo que se denomina inmunidad humoral. Dos tipos de anticuerpos son importantes. El primero se denomina IgM y es altamente eficaz para neutralizar los virus, pero solo es producido por las células del sistema inmune durante unas pocas semanas. El segundo, denominado IgG, se produce indefinidamente. La presencia de IgM en la sangre del huésped se utiliza para determinar una infección aguda, mientras que el IgG indica una infección en el pasado.198 Los dos tipos de anticuerpos se analizan cuando se llevan a cabo las pruebas de inmunidad.199
Una segunda línea de defensa de los vertebrados frente a los virus se denomina inmunidad celular y consiste en las células inmunitarias conocidas como linfocitos T. Las células del organismo constantemente muestran cortos fragmentos de sus proteínas en la superficie celular. Si un linfocito T reconoce en una célula un fragmento sospechoso de ser viral, destruye dicha célula y a continuación se produce una proliferación de los linfocitos T específicos para ese virus. Los macrófagos son las células especialistas en la presentación antigénica.200 201 La producción de interferón es un importante mecanismo que interviene también en la defensa, donde destaca la activación de proteínas dependientes de ARN de doble cadena, como la Proteína cinasa R.202 203
No todas las infecciones por virus producen de esta manera una respuesta inmune protectora. El VIH evade al sistema inmunológico por el cambio constante de la secuencia de aminoácidos de las proteínas en la superficie del virión. Estos persistentes virus eluden el control mediante el secuestro y bloqueo de la presentación antigénica, resistencia a las citoquinas, evasión a las actividades de los lifocitos T, inactivación de la apoptosis, y el cambio antigénico.204 Otros virus, denominados "virus neurotróficos", se propagan en el sistema neural, donde el sistema inmunológico puede ser incapaz de llegar a ellos.
Prevención
Dado que los virus utilizan la maquinaria de una célula huésped para reproducirse y residen en el interior, son difíciles de eliminar sin matar la célula huésped. Los enfoques médicos más eficientes para enfrentarse a las enfermedades víricas conocidos hasta ahora son las vacunas, que ofrecen resistencia a la infección, y los antivirales.
Vacunas
La vacunación es una forma barata y eficaz para la prevención de las infecciones causadas por los virus. Las vacunas se han utilizado para prevenir las enfermedades virales desde mucho antes al descubrimiento de los virus. Su uso ha dado lugar a una dramática disminución de la morbilidad (enfermedad) y mortalidad (muerte) asociada a infecciones virales como poliomielitis, sarampión, paperas y rubéola.205 La viruela ha sido erradicada.206 En la actualidad se dispone de vacunas para prevenir más de trece infecciones virales en los seres humanos,207 y algunas más se utilizan para prevenir infecciones virales en animales.208 El proceso de vacunación se basa en la idea de que se puede lograr inmunidad específica contra una enfermedad,209 en particular si se provoca ésta en condiciones controladas de manera que el individuo no padece los síntomas asociados con dicha enfermedad y el sistema inmune reacciona produciendo un arsenal de anticuerpos y células inmunes con capacidad para destruir o neutralizar cualquiera otra invasión por parte del mismo agente infeccioso, como los linfocitos T; que son los responsables de coordinar la respuesta inmune celular.210
Las vacunas pueden consistir en virus vivos atenuados o en virus muertos, o en solo las proteínas virales (antígenos).211 Las vacunas vivas contienen formas debilitadas del virus que causa la enfermedad. Las vacunas vivas pueden ser peligrosas cuando se administran a las personas inmunodeficientes, puesto que en estas personas incluso el virus debilitado puede causar la enfermedad original.212 Sin embargo, la vacuna contra el virus de la fiebre amarilla, obtenida de una cepa atenuada denominada 17D, es posiblemente una de las vacunas más seguras y eficaces fabricadas.
La biotecnología y las técnicas de ingeniería genética se utilizan para producir vacunas de subunidades. Estas vacunas usan solo la cápside de proteínas del virus. La vacuna de la hepatitis B es un ejemplo de este tipo de vacuna.213 Las vacunas de subunidades son seguras para pacientes inmunodeficientes, ya que no pueden causar la enfermedad.214
Medicamentos antivirales
El primer fármaco que se presentó como agente antiviral verdaderamente selectivo y con éxito fue el aciclovir;215 que fue utilizado como tratamiento profiláctico del herpes genital y cutáneo, y también en el tratamiento de las lesiones causadas por el Herpes zoster.216 Durante los últimos veinte años, el desarrollo de fármacos antivirales continuó aumentado rápidamente, impulsado por la epidemia del sida. Los medicamentos antivirales son a menudo «análogos de nucleósidos» (falsos nucleósidos, los bloques de construcción de los ácidos nucleicos) que los virus incorporan a sus genomas durante la replicación. El ciclo de vida del virus entonces se detiene debido a que las nuevas cadenas de ADN sintetizadas son defectuosas. Esto se debe a que los análogos carecen de los grupos hidroxilos que junto a los átomos de fósforo forman los enlaces de la fuerte «columna vertebral» de la molécula de ADN. A esto se le denomina interrupción de la cadena de ADN.217 Ejemplos de análogos de nucleósidos son el aciclovir para tratar el virus del herpes y lamivudina para las infecciones de VIH y hepatitis B. Aciclovir es uno de los fármacos antivirales más antiguos y frecuentemente prescritos.218
La hepatitis C es causada por un virus ARN. En el 80 % de las personas infectadas, la enfermedad es crónica y sin tratamiento continúan siendo infecciosas para el resto de sus vidas. Sin embargo, ahora existe un tratamiento efectivo con el fármaco ribavirina, un análogo de nucleósido, en combinación con interferón.219 Actualmente se está desarrollando una estrategia similar con lamivudina para el tratamiento de los portadores crónicos de hepatitis B.220 Otros fármacos antivirales en uso tienen como objetivo diferentes etapas del ciclo replicativo viral. El VIH depende de una enzima proteolítica denominada proteasa VIH-1 para ser plenamente infeccioso. Existe una clase de medicamentos denominados inhibidores de la proteasa que han sido diseñados para inactivar esta enzima.
El sida, provocado por el VIH, tiene un tratamiento antiviral de zidovudina (azidotimidina o AZT). La zidovudina es un potente inhibidor de la transcriptasa inversa (RT), enzima esencial en el proceso de replicación del VIH. Sin embargo, sus efectos no son duraderos y en algunos casos, éstos son inútiles, puesto que el VIH es un retrovirus y su genoma de ARN debe ser transcrito por la RT para convertirlo en una molécula de ADN que constituye el provirus. La zidovudina no tiene ningún efecto sobre el provirus, ya que solo inhibe su formación más no la expresión de ésta en las células huéspedes. Por otra parte, el uso duradero de zidovudina podría provocar una mutación del VIH, haciendo resistente al virus a este tratamiento.
Infección en otras especies
Virus de vida celular
Los virus infectan todo tipo de vida celular y, aunque los virus existen en todo el mundo, cada especie celular tiene un grupo de virus específico, que a menudo solo infectan esta especie.221
Virus de animales
Los virus son importantes patógenos del ganado. Enfermedades como la fiebre aftosa y la lengua azul son causadas por virus.222 Los animales de compañía (como perros, gatos y caballos), si no se les vacuna, son susceptibles a infecciones víricas graves. El parvovirus canino es causado por un pequeño virus ADN y las infecciones a menudo son fatales en los cachorros.223 Como todos los invertebrados, la abeja de la miel es susceptible a muchas infecciones víricas.224 Afortunadamente, la mayoría de virus coexisten de manera inofensiva con su huésped y no causan signos o síntomas de enfermedad.225
Virus de plantas
Hay muchos tipos de virus de las plantas, pero a menudo solo causan una pérdida de producción, y no es económicamente viable intentar controlarlos. Los virus de las plantas a menudo son transmitidos de una planta a otra por organismos conocidos como vectores. Normalmente son insectos, pero también se ha demostrado que algunos hongos, nemátodos y organismos unicelulares son vectores. Cuando se considera económico el control de infecciones por fitovirus (en los frutos perennes, por ejemplo), los esfuerzos se concentran en matar a los vectores y eliminar huéspedes alternativos como malas hierbas.226 Los fitovirus son inofensivos para los humanos y demás animales, pues solo se pueden reproducir en células vegetales vivas.227
Las plantas tienen mecanismos de defensa elaborados y eficientes contra los virus. Uno de los más eficientes es la presencia de los llamados genes de resistencia (R). Cada gen R confiere resistencia a un virus determinado desencadenando zonas localizadas de muerte celular alrededor de la célula infectada, que se pueden ver a simple vista en forma de manchas grandes. Esto detiene la expansión de la infección.228 La interferencia del ARN también es una defensa efectiva en las plantas. Cuando están infectadas, las plantas a menudo producen desinfectantes naturales que matan los virus, como el ácido salicílico, el óxido nítrico y moléculas reactivas de oxígeno.229
Virus de bacterias
Los bacteriófagos son un grupo extremadamente común y diverso de virus. Por ejemplo, los bacteriófagos son la forma más común de entidad biológica en los medios acuáticos; en los océanos hay hasta diez veces más de estos virus que de bacterias,230 alcanzando niveles de 250 millones de bacteriófagos por milímetro cúbico de agua marina.231 Estos virus infectan bacterias específicas uniéndose a moléculas receptoras de superficie y entrando en la célula. En un periodo corto de tiempo (en algunos casos en unos minutos), las polimerasas bacterianas empiezan a traducir ARN vírico en proteína. Estas proteínas se convierten en nuevos viriones dentro de la célula, proteínas colaboradoras que ayudan a parecerse nuevos viriones, o proteínas implicadas en la lisis celular. Los enzimas víricos colaboran en la destrucción de la membrana celular y, en el caso del fago T4, un poco más de veinte minutos después de la inyección ya se pueden liberar más de 300 fagos.232
El mecanismo principal por el que las bacterias se defienden de los bacteriófagos es produciendo enzimas que destruyen el ADN ajeno. Estas enzimas, llamadas endonucleases de restricción, fragmentan el ADN vírico que los bacteriófagos introducen en las células bacterianas.233 Las bacterias también tienen un sistema que utiliza secuencias CRISPR para retener fragmentos del genoma de virus que se han encontrado en el pasado, lo que les permite impedir la replicación del virus mediante una forma de interferencia del ARN.234 235 Este sistema genético proporciona a las bacterias una inmunidad adquirida a las infecciones.
Virus de arqueas
Algunos virus se replican dentro de las arqueas, se trata de virus que parecen no tener relación con ninguna otra forma de virus y que tienen una variedad de formas inusuales, como botellas, barras con un gancho o incluso lágrimas. Estos virus han sido estudiados en mayor detalle en los termófilos, en particular los órdenes Sulfolobales y Thermoproteales.6 90 La defensa contra estos virus pueden incluir la interferencia del ARN de secuencias de secuencias repetidas de ADN del genoma arqueobacterial que están relacionadas con los genes de los virus.236 237
Virófagos
Existen igualmente virus (virófagos) que infectan a otras especies de virus de mayor tamaño conocidos como Virus nucleocitoplasmáticos de ADN de gran tamaño.
Aplicaciones
Ciencias de la vida y medicina
Los virus son importantes para el estudio de la biología molecular y celular, pues son sistemas sencillos que se pueden utilizar para manipular e investigar el funcionamiento de las células.238 El estudio y el uso de los virus ha ofrecido información valiosa sobre aspectos de la biología celular.239 Por ejemplo, los virus han resultado útiles en el estudio de la genética y han contribuido a comprender los mecanismos básicos de la genética molecular, como la replicación del ADN, la transcripción, la maduración del ARN, la traducción, el transporte de proteínas y la inmunología.
Los genetistas a menudo utilizan virus como vectores para introducir genes en células que están estudiando. Esto es útil para hacer que la célula produzca una sustancia ajena, o para estudiar el efecto de la introducción de un nuevo gen en el genoma. A este proceso se le denomina transducción. De manera similar, la viroterapia utiliza virus como vectores para tratar diversas enfermedades, pues pueden dirigirse específicamente a células y al ADN. Tiene un uso prometedor en el tratamiento del cáncer y en la terapia génica. Científicos del este de Europa han utilizado la terapia fágica como alternativa a los antibióticos desde hace un tiempo, y el interés por este enfoque está creciendo debido al alto nivel de resistencia a los antibióticos observado actualmente en algunas bacterias patógenas.240
Materiales científicos y nanotecnología
Las tendencias actuales en nanotecnología prometen hacer un uso mucho más versátil de los virus. Desde el punto de vista de un científico de materiales, los virus pueden ser considerados nanopartículas orgánicas. Su superficie porta herramientas específicas diseñadas para cruzar las barreras de la célula huésped. El tamaño y la forma de los virus, así como el número y la naturaleza de los grupos funcionales de su superficie, están definidos con precisión. Por tanto, los virus son utilizados habitualmente en ciencia de materiales como carcasas de modificaciones de superficie unidas de forma covalente. Una cualidad particular de los virus es que pueden ser diseñados por evolución dirigida. Las técnicas potentes desarrolladas por las ciencias de la vida están siendo la base de enfoques de ingeniería hacia los nanomateriales, abriendo una gran variedad de usos mucho más allá de la biología y la medicina.241
Debido a su tamaño, forma y estructuras químicas bien definidas, los virus han sido utilizados como moldes para organizar materiales a nanoescala. Entre los ejemplos recientes está el trabajo realizado en el Naval Research Laboratory de Washington D. C., utilizando partículas del Cowpea mosaic virus (CPMV) para amplificar señales en sensores basados en chips de ADN. En este uso, las partículas víricas separan las tinciones fluorescentes utilizadas con el fin de evitar la formación de dímeros no fluorescentes que actúen como extintores.242 Otro ejemplo es el uso del CPMV como nanoplaca de pruebas para moléculas electrónicas.243
Armas
La capacidad de los virus de causar epidemias devastadoras en las sociedades humanas ha llevado a la preocupación de que se puedan convertir en armas biológicas. Esta preocupación aumentó después de que se consiguiera recrear el virus de la gripe española en un laboratorio.244 El virus de la viruela devastó numerosas sociedades a lo largo de la historia antes de ser erradicado. Actualmente solo existe en varios laboratorios seguros en diversos lugares del mundo,245 pero los temores de que pueda ser utilizado como arma no están totalmente infundados;245 la vacuna de la viruela no es segura —durante los años anteriores a la erradicación de la viruela cayó más gente gravemente enferma como resultado de la vacunación que por la propia viruela246 — y la vacunación para la viruela ya no se practica.247 Por este motivo gran parte de la población humana actual casi no tiene resistencia a la viruela.245
Véase también
Notas:
Un virus es un parásito intracelular que actúa de forma involuntaria dentro de un cuerpo que obligatoriamente puede ser considerado como un bloque de material genético (ya sea ADN o ARN) capaz de replicarse en forma autónoma, y que está rodeado por una cubierta de proteína y en ocasiones también por una envoltura membranosa que lo protege del medio y sirve como vehículo para la transmisión del virus de una célula a otra célula.
Mientras que la pareja investigadora Luna y Darnell, en 1967, argumentaron su propia definición:
Los virus son entidades cuyos genomas son elementos de ácido nucleico que se replican dentro de las células vivas utilizando para este fin la maquinaria sintética de la propia célula hospedera y provocando la síntesis de elementos especializados que pueden transferir el genoma viral hacia otras células.
Citado en:
Aranda-Anzaldo, A., D. Viza y R. G. Busnel, «Chemical inactivation of human immunodeficiency virus (HIV) in vitro» Journal of Virological Methods 37, pp. 71-82.
Cann, A. J. y J. Karn, «Molecular Biology of HIV: new insights into the virus life-cycle.» AIDS3 (suppl. 1), 1989, pp. s19-s34.
↑ En el virus del mosaico del tabaco (VMT), una proteína compuesta por 158 aminoácidos constituye la subunidad básica a partir de la cual se construye la cápside del virus. En dicha proteína cuando menos la mitad de los aminoácidos presentes en el interior de la macromolécula son de tipo hidrofóbico, mientras que en su superficie hay tan sólo cuatro grupos hidrofóbicos en un segmento constituido por 24 residuos de aminoácidos.
↑ El caso mejor estudiado de la penetración de un virus en la célula hospedera está representado por el caso del fago T2. La cola de este fago es contráctil y en su forma extendida consiste de 24 anillos de subunidades que forman una funda que rodea a un elemento central. Cada anillo consta de 6 subunidades pequeñas y 6 subunidades mayores. Después de la adsorción del fago a la pared celular, ocurre una contracción de la cola que resulta en una fusión de las subunidades pequeñas y grandes para dar 12 anillos de 12 subunidades. El núcleo de la cola no es contráctil, razón por la cual, es expulsado e impulsado a través de las capas externas de la bacteria; generando así que la cabeza del fago se contraiga y esto resulta en la inyección del ADN viral en la célula bacteriana. Este proceso posiblemente es facilitado por la presencia de la enzima lisozima en la cola del fago; enzima que es capaz de digerir las proteínas de las cubiertas bacterianas; además de eso, hay 144 moléculas de adenosina trifosfato (ATP) en la funda de la cola del fago; la energía para la contracción de esta funda proviene de la conversión de la ATP en adenosina difosfato (ADP) por medio de una reacción hidrolítica que libera un grupo fosfato de la ATP.
↑ Según la definición expresada en Fields Virology, «una especie de viral es una clase politética de virus que constituyen un linaje replicante y ocupan un nicho ecológico determinado». Una clase «politética» es aquella en que los miembros tienen diversas propiedades comunes, aunque no comparten necesariamente una única característica definidora. Los miembros de una especie de virus son definidos colectivamente por un grupo consensuado de propiedades. Así pues, las especies de virus difieren los taxones víricos más altos, que son clases "universales" y como tales están definidas por propiedades que son necesarias para ser miembro.
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