La virología es un campo de estudio lleno de sorpresas y preguntas para la biología. La primera pregunta es, de hecho, si los virus son organismos vivos. Si bien esta es una pregunta más filosófica o semántica que científica, es curioso que por un lado haya mucha gente que se oponga a considerar seres vivos a los virus, pero que por otro haya muy pocas personas o ninguna que nieguen que deban estudiarse en biología. Esto es probablemente porque los virus tienen una relación particularmente cercana con los sistemas vivos.
Los virus parecen ser, por lo menos, tan antiguos como la vida misma y llevan todo este tiempo bailando con ella una compleja danza evolutiva. El principal componente de esta danza entre los virus y sus hospedadores la conocerás bien si eres un lector asiduo en el blog de La BioZona: es la carrera de la Reina Roja. Los virus, al fin y al cabo, son piratas celulares. Son incapaces de replicarse ellos solos, ya que no tienen la maquinaria biológica para copiar su genoma, ni de producir sus propias proteínas basándose en las instrucciones que contiene su material genético. Son esencialmente pedazos de ADN o ARN que viajan protegidos por una envoltura, llamada cápside.
Para replicarse, los virus necesitan entrar en una célula y capturar la maquinaria celular para replicar el genoma y producir proteínas. Esto resulta en la producción de enormes cantidades de nuevos viriones (nombre que se le da al conjunto del genoma vírico con su cápside). Esta producción masiva puede ser mala para la célula, pues a veces acaba muriendo. Por ello, a lo largo de la evolución todos los organismos vivos han desarrollado métodos para combatir las infecciones víricas, mientras que los virus por su parte han desarrollado métodos para evadir estas defensas.
Sin embargo, este no es el único tipo de relación que han desarrollado los virus con sus hospedadores. Primero, tengamos en cuenta que lo que normalmente consideramos el «virus», el virión o partícula vírica, es sólo una parte de su ciclo de vida; al igual que la semilla de una planta, es una forma de resistencia pensada para dispersarse. El objetivo de estos viriones es encontrar una célula adecuada dentro de la cual liberarán su carga de material genético. Lo que ocurre normalmente es que una vez dentro de la célula, el virus captura el aparato de fabricación de proteínas de la célula y lo usa para replicarse agresivamente, fabricando grandes cantidades de nuevos viriones en un proceso que muchas veces resulta en la muerte de la célula. Pero esta no es su única estrategia.
En otras ocasiones los virus actúan de forma más sutil y se infiltran en su hospedador. Esto les permite pasar largos periodos de tiempo latentes u ocultos dentro de su hospedador y en algunos casos replicarse posteriormente, a esto se le conoce como periodos de reactivación. En el caso de los virus que infectan bacterias (conocidos como bacteriófagos), la integración del genoma viral en el genoma bacteriano se conoce como el ciclo lisogénico. Durante este ciclo este virus camuflado, conocido como profago, se replica cuando la bacteria se replica. Cuando las condiciones son adecuadas, el profago se reactiva iniciando el llamado ciclo lítico, en el que el virus se replica agresivamente hasta que la bacteria se rompe y libera a los viriones recién fabricados.
En otras ocasiones, los virus se integran en el genoma de su hospedador, simplemente haciendo un corte e insertándose. Para el caso de las células con núcleo de Eukarya (como las nuestras) también hay virus capaces de integrarse en el genoma de sus hospedadores. Los más conocidos son los retrovirus: virus cuyo material genético está compuesto de ARN y que tienen herramientas capaces de transcribir ese ARN a ADN, a diferencia de la ruta «convencional» de ADN a ARN seguida por, bueno, la gran mayoría de la vida sobre la Tierra. Después de transcribir su información genética a ADN, los retrovirus hacen un corte en el ADN de la célula e integran esa copia en el genoma. Una vez ahí, la célula irá transcribiendo el genoma vírico y sintetizando las proteínas correspondientes como cualquier otro gen. Entre los retrovirus podemos encontrar a tan amables sujetos como el virus del SIDA o el de la hepatitis B. Otros virus, como los del herpes, no son retrovirus, pero también son capaces de entrar en periodos de latencia y, a veces, de integrarse en el genoma de la célula que han invadido.
Mediante esta invasión del genoma, los virus integrados son capaces de reproducirse de forma lenta y continua y de esconderse del sistema inmunitario y de los medicamentos, algo que es un problema muy grande para nosotros en el caso del VIH, el virus causante del SIDA. Pero, a nivel evolutivo, esta estrategia a veces tiene efectos colaterales interesantísimos. Y es que, aunque en la mayor parte de los casos los virus se integran en células somáticas (células de la piel, del hígado, de la sangre etc.) que mueren con el individuo, otras veces alcanzan la inmortalidad integrándose en la línea germinal, es decir, en las células reproductivas. De esta forma, el virus integrado es transmitido a las siguientes generaciones como un gen más, conocido como virus endógeno.
A corto plazo, esta invasión del genoma del hospedador puede causar grandes problemas, como es el caso de la reciente (evolutivamente hablando) integración de un retrovirus en la línea germinal de algunas poblaciones de koalas. Sin embargo, a largo plazo los genes víricos integrados acaban desactivados. Esto puede ocurrir debido a la recombinación genética que ocurre durante la meiosis, al bloqueo epigenético por parte del hospedador o a mutaciones en el genoma vírico acumuladas a través de las generaciones. Estos elementos endógenos, parte del quizá mal llamado «ADN basura», no son raros y forman alrededor del 8% de nuestro genoma.
De estos virus ya sólo quedan restos y fragmentos que cuentan la historia de esos viejos piratas que fueron aterradores en su momento, y que ahora son inofensivos. Pero cuidado, no todos los retrovirus endógenos acaban en el asilo. En un acto de reconciliación entre infectante e infectado, algunos organismos han evolucionado para «negociar» con estos viejos piratas. Básicamente los han capturado, les han puesto una corbata, los han sentado en una mesa, y ahora los obligan a hacer un trabajo decente de oficina para ganarse la manutención.
Un buen ejemplo de esto son las sincitinas. Estas proteínas son codificadas por genes que antes codificaban la envoltura de los viriones de unos retrovirus ancestrales que en algún punto se integraron en el genoma de los mamíferos. Cuando formaban parte de sus retrovirus, las sincitinas facilitaban la fusión de la envoltura del virus con la célula a «piratear». Hoy en día, siguen cumpliendo una función parecida y, su expresión en células, induce a que se fusionen entre ellas y formen sincitios. La palabra «sincitio» viene de las palabras griegas antiguas para célula y juntos. Como su nombre indica, entonces, un sincitio es una célula gigante con muchos núcleos formada a partir de la fusión de células individuales, y la sincitina es una proteína que favorece la formación de sincitios.
Un tipo de tejido muy común en el que encontramos sincitios es en el músculo esquelético y otro, muy importante para nosotros, en la placenta. La parte de la placenta que invade las paredes del útero de la madre y conecta a un embrión con su madre es un sincitio que requiere sincitina para formarse. Sin esta capa no hay transmisión de nutrientes y gases entre la madre y el embrión en desarrollo, por lo que este último muere. A lo largo de la evolución, las sincitinas fueron domesticadas hasta siete veces diferentes por parte de los mamíferos placentarios, lo que nos indica que estos viejos piratas con corbata no fueron reclutados para un trabajo menor, sino que han tenido un importante impacto en la evolución de los mamíferos y, por tanto, la nuestra.
Otro ejemplo interesante de virus endógenos son los simbiontes de las avispas parasitoides. Estos insectos se reproducen poniendo huevos en los cuerpos vivos de orugas de lepidópteros (mariposas y polillas). Cuando los huevos eclosionan, las larvas se comen a la oruga viva, desde dentro. Ahora bien, las orugas tampoco están indefensas, y la evolución les ha dado sistemas inmunitarios muy potentes que pueden reaccionar ante los huevos y eliminarlos.
Es aquí donde nuestros piratas entran en juego de nuevo. Aunque en este caso, en vez de estar relegados a trabajos de oficina, han encontrado un oficio como mercenarios o corsarios. Y es que el genoma de las avispas parasitoides también contiene restos de virus endógenos que han sido integrados y domesticados, en este caso de la familia de los nudivirus, que infectan frecuentemente a artrópodos. Estos no son retrovirus y, en vez de tener su genoma compuesto de ARN, tienen una doble hebra de ADN como la gente normal; sin embargo, también son capaces de integrarse en el genoma de sus hospedadores.
En este caso, la avispa usa los genes del antiguo virus para producir partículas virales en células especializadas de su ovario. Estas partículas, las capsulitas protectoras que normalmente vemos en virus, no contienen todos los genes que necesitaría un virus para replicarse. En vez de eso, contienen solamente una serie de trozos de ADN selectos que, al traducirse, crean factores de virulencia: proteínas que tienen un efecto negativo sobre la célula invadida.
Cuando la avispa inyecta sus huevos en la desafortunada oruga, también inyecta una buena dosis de este virus. Éstos invaden las células de la oruga, toman sus sistemas de fabricación de proteínas y fabrican los factores de virulencia, que a su vez interfieren con el sistema inmunitario de la oruga. De esta forma, las nuevas larvas de avispa podrán nacer y crecer dentro de su hospedador. Y aunque los virus domesticados de estas avispas ya no sean capaces de reproducirse por sí solos, sí que perduran en los genes de esas nuevas larvas. En cierto sentido, esas larvas son la descendencia no solo de la avispa, sino también del virus.
Como vemos, los virus pueden ser más que agentes infecciosos. En estos dos ejemplos hemos visto cómo la domesticación de genes virales puede influir en la evolución de otros organismos, y no son los únicos ejemplos que podemos encontrar. Además, el papel evolutivo de los virus no sólo se limita a aportar sus genes. En el caso de las bacterias, los virus actúan como método de transmisión horizontal de genes empaquetando accidentalmente pedazos de genoma de su hospedador en los viriones y transmitiéndolo a la siguiente bacteria que infectan. No se sabe hasta qué punto este es el caso para los eucariotas, pero se han encontrado virus que portan pedazos de genoma arrancados a algún hospedador anterior, así que no es una locura pensar que quizá algunas veces estos pedazos de ADN acaben en otro organismo.
Los virus son, en cierta forma, la última frontera de la biología. Son difíciles de encontrar y estudiar, y apenas hemos empezado a entender su enorme diversidad. Todavía encierran muchos misterios y, en mi opinión, a medida que se vayan encontrando más y estudiando más en profundidad, descubriremos que su papel en la evolución de la vida sobre la Tierra ha sido mucho mayor de lo que pensábamos.
Agradecimientos
Agradezco a Viroloca por revisar y sus comentarios que ayudaron a mejorar el texto.
¿Quieres saber más?
Petersen, J. M., et al. (2024), «Nudiviruses in free-living and parasitic arthropods: evolutionary taxonomy«, Trends in Parasitology, 40 (8): 744-762.
Redelsperger, F., et al. (2016), «Genetic Evidence That Captured Retroviral Envelope syncytins Contribute to Myoblast Fusion and Muscle Sexual Dimorphism in Mice«, PLOS Genetics, 1-18.
Malik, H. S. (2012), «Retroviruses push the envelope for mammalian placentation«, PNAS, 109 (7): 2184-2185.
