ASÍ DOMINAN LOS VIRUS LA VIDA TERRESTRE
Los conocemos por ser causantes de terribles enfermedades, pero la importancia de los virus va mucho más allá: son las entidades “vivas” más abundantes y diversas del planeta, han jugado un papel clave en la evolución de las especies y están por todas partes, desde las nubes hasta nuestro intestino. Aun así, la virosfera sigue siendo un misterio, un territorio casi ignoto que la ciencia trata de explorar.
La vida en la Tierra está dominada por unos seres diminutos, invisibles y poco conocidos: los virus. Son tan pequeños que, si uno de ellos tuviese el tamaño de la cabeza de un alfiler, en comparación nuestra altura sería de 50 kilómetros. Además, estos microbios son extraordinariamente abundantes. Un solo mililitro de agua de mar puede contener 180 millones de virus, casi cuatro veces más que el número de habitantes que hay en España, y dar un trago mientras se está nadando puede significar engullir tantos virus como humanos viven en Europa. Dado que los virus están por todas partes, los científicos han calculado que en la Tierra deben de existir unos 10 quintillones, es decir, un uno seguido de 31 ceros, lo que se traduce en que hay un millón de veces más virus en la Tierra que estrellas en el universo. Desde hace dos décadas, para los investigadores cada vez resulta más evidente que los virus no son meros causantes de enfermedades, como el ébola y la gripe, sino que también juegan un papel fundamental en el mundo viviente. Las nuevas y más baratas técnicas de secuenciación masiva, capaces de rastrear grandes cantidades de material genético, están mos-
trando la gran abundancia y diversidad de estas entidades. No solo infectan y regulan el crecimiento de poblaciones de microorganismos, plantas y animales, alterando por ejemplo los ciclos del carbono, del nitrógeno y del fósforo en los océanos: los nuevos estudios muestran que, aparte de su papel como malvados patógenos, los virus son vehículos transmisores de genes que generan cambios en los organismos más complejos. Esto les hace ser claves, por ejemplo, en la evolución de la fotosíntesis y hasta del cerebro humano. Por todo ello, Curtis Suttle, biólogo de la Universidad de Columbia Británica (Canadá), comenzó en 2005 a hablar de un nuevo concepto que ya empezaba a cobrar cuerpo entre los biólogos: virosfera.
“LA VIROSFERA ES EL CONJUNTO DE LUGARES DE LA TIERRA DONDE EXISTEN LOS VIRUS Y QUE ESTÁN INFLUIDOS POR ELLOS –explica Suttle–. También puede referirse a todos los diferentes virus que existen. Creo que es un concepto importante, porque enfatiza el papel de los virus en el ecosistema global”. El famoso biólogo y divulgador estadounidense Edward Osborne Wilson asegura que la cantidad y diversidad de genes de los virus supera a la de todas las otras formas de vida juntas. Hoy se estima que pueden existir del orden de 100 millones de virus diferentes, cuando en total apenas se han descrito 1,9 millones de especies de seres vivos. “En términos de diversidad, los virus son una parte muy considerable de toda la diversidad de la Tierra”, afirma Suttle.
Los científicos estiman que, cada día, en los océanos, los virus matan al 20 % de las bacterias marinas. Esa actividad viral libera cada año cientos de miles de millones de toneladas de carbono a la cadena alimentaria. “Los virus son grandes moduladores de los ciclos de nutrientes”, asegura Suttle. Pero no solo eso. Como las infecciones virales son específicas –puesto que los virus solo suelen atacar a una especie o a varias parecidas–, estos microorganismos deciden la composición de seres vivos en los ecosistemas.
Lo que sucede en los océanos puede estar ocurriendo en este momento en las raíces de los árboles de los bosques, en las gotas de agua que flotan en las nubes o, sin ir mas lejos, en tu microbiota intestinal. Sin embargo, los virólogos apenas han comenzado a rascar
la superficie de toda esta complejidad. Yong-Zhen Zhang, investigador del Centro de Control y Prevención de Enfermedades de China, señala: “Nuestro actual conocimiento de los virus proviene de los agentes causantes de enfermedades –por motivos puramente prácticos–. Y solo de aquellos que pueden ser cultivados en un laboratorio. Por tanto, nuestra comprensión de los virus está sesgada y muy fragmentada”.
Zhang participó recientemente en una investigación publicada en la revista Nature en la que, de una tacada, se anunciaba el descubrimiento de 214 nuevos tipos de virus. Lo lograron porque miraron donde nadie lo había hecho con mucho interés antes: en el genoma de 186 especies de peces, anfibios y reptiles, vertebrados que normalmente no están entre las prioridades de los virólogos, mucho más interesados en las aves y los mamíferos –incluido, claro está, el ser humano–.
Zhang descubrió que los animales esconden en su ADN las señales del paso por ellos de una enorme cantidad de virus, y que hay evidencias de que estos entes víricos y los vertebrados han estado conviviendo durante cientos de millones de años. “Nuestro trabajo revela que los virus que todavía nos infectan son antiguos y tienen una historia evolutiva que se remonta a los primeros vertebrados; quizá incluso hasta a los primeros animales”, explica el científico. A pesar de la presencia de esos virus en los genomas, no hay rastro de enfermedades. “Por tanto, creo que debemos reconsiderar el papel de los virus, y dejar de verlos como meros agentes causantes de enfermedades. Parece que han tenido un papel muy importante en el origen y la evolución de la vida”, asegura Zhang.
LOS INVESTIGADORES COMIENZAN A ESTUDIAR LA EVOLUCIÓN MOLDEADA POR LOS VIRUS COMO SI FUERAN EXPLORADORES EN UN NUEVO CONTINENTE. “Hay dos preguntas fundamentales: ¿son los virus importantes para la evolución de los vertebrados? y ¿son beneficiosos para ellos?”, apunta Kristian Andersen, científico del Instituto de Investigación Scripps, en La Jolla (California). Este investigador estudia la dinámica de las epidemias combinando la computación y la metagenómica. “La respuesta a ambas preguntas es casi con toda seguridad que sí”, afirma.
Para demostrarlo, toma varios ejemplos del vertebrado más estudiado: el Homo sapiens. Recuerda la presencia de retrovirus, como el virus del sida, especializados en traducir el ARN a ADN, integrados en
Los virus no son meros agentes causantes de enfermedades; también han jugado un papel crucial en el origen y la evolución de la vida
el genoma humano. Como si fueran enmiendas añadidas a una constitución, las instrucciones genéticas de estos virus son parte de los genes que nos hacen ser lo que somos como especie. “Tal vez han jugado un papel en la evolución controlando el funcionamiento de los genes y modificando los cromosomas”, explica Andersen. Además, las personas suelen estar infectadas por virus inocuos o incluso beneficiosos. “Casi todo el mundo está infectado por algún anellovirus –de la familia Anelloviridae– y, aunque no sabemos si desempeñan o no una función, es posible que sean beneficiosos, dada su abundancia —prosigue. Y ofrece ejemplos más claramente positivos—: El virus de la hepatitis C ha mostrado efectos positivos, como unas mayores tasas de supervivencia, en personas infectadas con el ébola o el VIH”.
¿LOS VIRUS “INVENTARON” NUESTRO CEREBRO? Desde hace al menos dos décadas se sabe que el ADN de los organismos eucariotas –plantas, animales y hongos– está repleto de secuencias de origen vírico, y que estas componen al menos la mitad del genoma de todos los mamíferos. Muchas de ellas se expresan en el cerebro, aunque todavía se desconoce su función. Recientemente, una investigación dirigida por Jason Shepherd, científico de la Universidad de Utah (EE. UU.), identificó el origen viral de un importante gen neuronal, el llamado Arc.
Este gen es fundamental en el encéfalo de los mamíferos para la consolidación de la memoria y para la plasticidad de las conexiones neuronales y, por tanto, resulta clave en el aprendizaje. Además, sus mutaciones están implicadas en varios desórdenes neurológicos. El equipo de Shepherd observó en ratones que la proteína Arc puede autoensamblarse en cápsides muy parecidas a las de los virus y que esas estructuras podían integrar su propio ARN mensajero, igual que en el caso de los virus.
Hay otras señales del importante papel de los virus en la evolución de los organismos más complejos. Por ejemplo, los bacteriófagos que infectan a las cianobacterias, unas de las mayores productoras de oxígeno en los océanos, transportan genes de la fotosíntesis que han adquirido de sus propias víctimas –por recombinación genética entre su ADN y el del huésped infectado, el cual producirá nuevos virus que incorporen ya dichos genes–. Los daños intracelulares asociados a la infección viral provocan un descenso en la actividad fotosintética de las cianobacterias, pero los genes fotosintéticos que inyecta el bacteriófago sirven para acelerar la maquinaria fotosintética de
su hospedador y que siga generando virus. Son unos seres egoístas, sí, pero gracias a su actividad los virus constituyen una reserva de diversidad genética muy influyente en la evolución de la vida.
Matthew B. Sullivan, investigador de la Universidad Estatal de Ohio (EE. UU.), estudia la coevolución de virus y bacterias en los océanos y su peso en los ciclos biogeoquímicos de la Tierra. “Normalmente pensamos en los virus como asesinos de células, y lo son, pero también mueven genes de un huésped a otro. Creemos que unos 1029 al día”, estima Sullivan. EL PROBLEMA ES QUE ESTAMOS REALMENTE CIEGOS ANTE LO QUE ESTÁ OCURRIENDO. “Queremos comprender el papel de los virus en comunidades complejas: suelos, océanos, humanos... Pero durante muchos años sencillamente los hemos considerado como puntos, y ahora apenas hemos comenzado a ponerles nombre y asignarles genomas a esos puntos para comprender quiénes son –prosigue Sullivan–. El reto es que los virus no tienen ningún gen compartido, así que no podemos usar los genomas como códigos de barras para organizarlos taxonómicamente”. Se calcula que hasta el momento, en los océanos, solo se ha identificado el 1 % de los virus que viven en la superficie.
A principios de este año, un artículo publicado en la revista Nature anunciaba el hallazgo del que pue-
Hasta ahora los científicos solo han conseguido identificar el 1 % de los virus que habitan en la superficie de los océanos
de ser uno de los tipos de virus más abundantes del planeta, al que llamaron Autolykiviridae. Los investigadores lograron descubrirlo al modificar la metodología de rastreo genético.
Nuestro modo de apreciar la virosfera se está transformando gracias a la metagenómica, que estudia el material genético presente en un determinado lugar y obtenido directamente de muestras ambientales. Tal como explica Steven W. Wilhelm, investigador de la Universidad de Tennessee (EE. UU.) y colega habitual de Sullivan, “la metagenómica ha mostrado el enorme potencial y la vasta diversidad de estrategias de lo que los virus parecen estar haciendo”. Aparte de identificarlos, Wilhelm está muy interesado en poder cuantificar la actividad de los virus, para lo cual recurre a potentes herramientas bioinformáticas y estadísticas. Si quieres saber lo importantes que son los leones, tienes que saber cuántas presas se comen.
Otra ambiciosa iniciativa científica es el Global Virome Project, una investigación colaborativa a nivel mundial que, durante el próximo decenio, tratará de comprender mejor las epidemias estudiando la ecología y la diversidad de los virus. Su objetivo es detectar, diagnosticar y descubrir virus, centrándose en los animales que pueden contagiar al ser humano. CON TODO, LA ESPECTACULAR VIROSFERA TODAVÍA GUARDA MÁS SORPRESAS. Algunos científicos han encontrado en las montañas bacterias y virus propios de los océanos. ¿Cómo han logrado llegar hasta allí? Los investigadores han descubierto que por encima de nuestras cabezas hay una corriente de virus que circula volando por la atmósfera terrestre, a más de 3.000 metros de altitud. En España, en las montañas de Sierra Nevada, cada día pueden depositarse hasta 700 millones de virus por metro cuadrado. “Se trata de un fenómeno general en la troposfera libre del hemisferio norte, dentro del cinturón de polvo –una franja por la que viajan las partículas en suspensión del desierto del Sáhara–”, explica Isabel Reche, profesora e investigadora de la Universidad de Granada. “Sospechamos que una buena parte de esos virus son marinos. Pero todavía estamos en el proceso de caracterizarlos”, puntualiza la investigadora.
Reche lleva años estudiando cómo las bacterias viajan adheridas a partículas minerales del suelo –polvo–, a matrices orgánicas –producidas en el mar– o a aerosoles. Pero el año pasado demostró que los virus también se desplazan así. Además, resulta que, como son tan diminutos –más incluso que las bacterias–, pueden viajar miles de kilómetros. Existen evidencias de transporte desde el Sáhara al Amazonas; se han encontrado microbios viables provenientes del Sáhara en los Alpes y en los Pirineos; y se sospecha que el polvo y las matrices orgánicas los protegen frente a la radiación ultravioleta, un agente esterilizante natural.
Hasta las nubes están vivas. “Se ha observado que hay bacterias que son capaces de reproducirse dentro de las nubes. Estas son buenos núcleos de condensación –las semillas que comienzan a formar las primeras gotas– y estamos tratando de averiguar si esos microbios influyen en la formación de nieve”, explica Reche.
La virosfera, por tanto, no solo vive dentro de la vida: también habita en las tormentas. Hagas lo que hagas, vayas a donde vayas, los virus estarán allí, invisibles y omnipresentes.