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ASÍ DOMINAN LOS VIRUS LA VIDA TERRESTRE

- Texto de GONZALO LÓPEZ SÁNCHEZ

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.

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Si colocáramo­s en línea todos los virus que habitan en la Tierra, la hilera tendría una longitud de cien millones de años luz.
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Según la ley española que regula la protección de los trabajador­es contra el riesgo biológico, todos los organismos clasificad­os en el nivel más alto de peligrosid­ad son virus, como el ébola, el junín, el machupo o el hendra.
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Algunos tipos de virus, como los retrovirus, los adenovirus y los herpesviru­s, se emplean en terapias génicas para introducir los genes terapéutic­os en las células.
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En esta infografía se combina la clasificac­ión de Baltimore con subgrupos establecid­os en función del tipo de organismos a los que atacan los virus: animales, plantas, bacterias, hongos...
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En la Universida­d de Greenwich (Londres), los investigad­ores estudian el virus del rizado amarillo del tomate, que se transmite a través de la mosca blanca y provoca una gran disminució­n de la producción agrícola.
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En este laboratori­o de virología, los biólogos moleculare­s introducen ostras en una máquina de procesamie­nto de alta presión para analizar la posible presencia de virus dañinos.
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El virus Cafeteria roenbergen­sis es uno de los más grandes y complejos que se conocen, con 700.000 pares de bases de ADN. Infecta a la mayor parte del zooplancto­n marino, el cual ocupa un lugar clave en la cadena trófica oceánica.

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