Virus y células
comparten la misma historia evolutiva
Un nuevo análisis
apoya la hipótesis de que los virus son entidades vivas que comparten una larga
historia evolutiva con las células. El estudio ofrece el primer método fiable
para trazar la evolución de los virus desde un momento en que ni los virus ni
las células existían en las formas conocidas hoy en día, dicen los
investigadores, de la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign (EE.UU.)
Los nuevos
hallazgos aparecen en la revista Science Advances.
Hasta ahora, los
virus han sido difíciles de clasificar, dice el profesor de ciencias de los
cultivos Gustavo Caetano Anollés, que ha dirigido el nuevo análisis con el
estudiante de posgrado Arshan Nasir. En su último informe, el Comité
Internacional de Taxonomía de Virus reconoce siete órdenes de virus, en función
de sus formas y tamaños, estructura genética y medios de reproducción.
"Según esta
clasificación, las familias virales que pertenecen al mismo orden probablemente
se han ido distanciando de un virus ancestral común", escriben los
autores. "Sin embargo, sólo 26 (de 104) familias virales han sido
asignadas a un orden y las relaciones evolutivas de la mayoría de ellas siguen
sin estar claras."
Parte de la
confusión se debe a la abundancia y diversidad de los virus. Menos de 4.900
virus se han identificado y secuenciado hasta el momento, a pesar de que los
científicos estiman que hay más de un millón de especies virales. Muchos virus
son pequeños (significativamente más pequeños que las bacterias u otros
microorganismos) y contienen sólo un puñado de genes. Otros, como los mimivirus
recientemente descubiertos, son enormes, con genomas más grandes que los de
algunas bacterias.
El nuevo estudio
se centró en el vasto repertorio de estructuras de proteínas, llamadas
"pliegues", que están codificadas en el genoma de todas las células y
virus. Los pliegues son los pilares estructurales de las proteínas, los que les
dan sus formas complejas tridimensionales. Comparando las estructuras de
pliegue de las diferentes ramas del árbol de la vida, los investigadores pueden
reconstruir la historia evolutiva de los pliegues y de los organismos.
Los investigadores
decidieron analizar los pliegues de las proteínas porque las secuencias que
codifican los genomas virales están sujetas a cambios rápidos; sus altas tasas
de mutación pueden ocultar señales evolutivas profundas, dice Caetano Anollés
en la información de la universidad. Los pliegues de las proteínas son mejores
marcadores de eventos antiguos porque sus estructuras tridimensionales se
pueden mantener incluso cuando las secuencias que las codifican comienzan a
cambiar.
Hoy en día, muchos
virus (incluidos los que causan enfermedades) toman el mando de la maquinaria
de construcción de las proteínas de las células huésped para hacer copias de sí
mismos que luego se extienden a otras células. Los virus a menudo insertan su
propio material genético en el ADN de sus anfitriones. De hecho, los restos de
antiguas infiltraciones virales son ahora características permanentes de los
genomas de la mayoría de los organismos celulares, incluidos los humanos.
Esta habilidad
para mover el material genético a su alrededor puede ser una evidencia de la
función primordial de los virus como "propagadores de la diversidad",
dice Caetano Anollés.
Los investigadores
analizaron todos los pliegues conocidos en 5.080 organismos que representan
todas las ramas del árbol de la vida, incluyendo 3.460 virus. Usando métodos
bioinformáticos avanzados, se identificaron 442 pliegues de proteínas que
comparten las células y los virus, y 66 que pertenecen únicamente a los virus.
Secuencias únicas
El análisis reveló
secuencias genéticas en los virus que son diferentes a todo lo visto en las
células, dice Caetano Anollés. Esto contradice la hipótesis de que los virus
capturaron la totalidad de su material genético de las células. Este y otros
hallazgos también apoyan la idea de que los virus son "creadores de
novedades", añade.
Utilizando los datos
de pliegues de proteínas disponibles en las bases de datos en línea, Nasir y
Caetano Anollés utilizaron métodos computacionales para construir árboles de la
vida que incluían virus.
Los datos sugieren
"que los virus se originaron a partir de múltiples células antiguas... y
coexistieron con los ancestros de las células modernas", escriben los
investigadores. Estas células antiguas probablemente contenían genomas de ARN
segmentados, según Caetano Anollés.
Los datos también
sugieren que en algún momento de su historia evolutiva, no mucho después de que
surgiera la vida celular moderno, la mayoría de los virus adquirieron la
capacidad de encapsularse a sí mismos en capas de proteínas que protegían sus
cargas genéticas, lo que les permitió pasar parte de su ciclo de vida fuera de
las células huésped y propagarse, dice Caetano-Anollés. Los pliegues de
proteínas que son exclusivos de los virus incluyen aquellos que forman estas
cápsulas virales."
"Estas cápsulas
se hicieron más y más sofisticadas con el tiempo, permitiendo que los virus
infectaran a las células que se les habían resistido previamente", dice
Nasir. "Este es el sello del parasitismo."
Algunos científicos
han argumentado que los virus son entidades no vivientes, trozos de ADN y ARN
desprendidos de la vida celular. Apuntan al hecho de que los virus no son
capaces de replicarse (reproducirse) en el exterior de las células huésped, y
se basan en la maquinaria de construcción de proteínas de las células para
funcionar. Pero muchas otras evidencias apoyan la idea de que los virus no son
tan diferentes de las demás entidades vivientes, explica Caetano Anollés.
"Muchos
organismos requieren de otros organismos para vivir, incluidas bacterias que
viven dentro de las células, y hongos que se dedican a las relaciones
parasitarias obligadas, y que dependen de sus anfitriones para completar su
ciclo de vida", dice. "Y esto es lo que hacen los virus."
El descubrimiento de
los mimivirus gigantes en la década de 2000 desafió las ideas tradicionales
sobre la naturaleza de los virus. "Estos virus gigantes no eran el pequeño
virus del Ébola, que tiene sólo siete genes. Estos son enormes en tamaño y en
repertorio genómico", dice el investigador. "Algunos son tan grandes
físicamente como las bacterias parásitas, y con genomas tan grandes o
más."
Algunos virus gigantes
también tienen genes para proteínas que son esenciales para la traducción, el
proceso por el cual las células leen las secuencias de genes para construir
proteínas, dice Caetano Anollés. La falta de maquinaria de traducción en los
virus una vez fue utilizada como justificación para clasificarlos como no
vivos, dice.
"Esto ya no es
así. Los virus merecen un lugar en el árbol de la vida. Obviamente, hay mucho
más en los virus de lo que se pensaba".
Otro declaración de un grupo de expertos, publicada hace un
año por la American Society for Microbiology, ya apuntaba la idea de que los
virus son agentes de cambio, no necesariamente negativos.
