¿Cuál es el origen de los virus?

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Por Irene Díaz Castellanos y Raquel Catalina Porres. 3º de Biología Sanitaria, UAH.

Como todo biólogo sabe un virus no es considerado un ser vivo, podríamos decir que es un conjunto de moléculas, ácido nucleico (DNA o RNA) y una cubierta proteica, con la obligación de parasitar a un organismo como tal para poder replicarse. Si bien es verdad que hay virus que poseen más elementos, envoltura lipídica o cápside adicional, incluso enzimas específicas para su replicación. (podríamos quitar esto último)

El origen de estas entidades bioquímicas patogénicas sigue siendo una incógnita y un tema de ferviente discusión en la comunidad microbiológica. Hay tres teorías fundamentales que intentan dar explicación a esta pregunta:

Teoría del origen en el caldo primitivo u origen coevolutivo, esta teoría apoya que el origen de los virus es el mismo que el de los seres vivos, y a partir de este punto evolucionaron paralelamente. Al principio no había formas celulares solo moléculas de RNA con enzimas que le permitían autoreplicarse. Esto podría ser el antecesor de los actuales viroides y por la pérdida de ciertas habilidades pudieron convertirse en parásitos celulares, es decir, sería una etapa intermedia hasta llegar a los virus que conocemos actualmente.

Siguiendo esta teoría, podríamos deducir que los virus RNA serían vestigios del mundo RNA. Los retrovirus y hepadnavirus, por su parte, serían la representación de que en la evolución se produjo una transición RNA-DNA, gracias a su actividad transcriptasa inversa. De hecho, en muchos virus sigue habiendo actividades ribonucleótido reductasa y timidina sintetasa que conjuntamente pueden llevar a cabo dicha actividad. Este cambio aportó una mayor estabilidad a los genomas y resistencia frente a RNAsas.

El único proceso de transcripción inversa que tiene lugar en las células es el protagonizado por la telomerasa que podría derivar de una antigua actividad retroviral, pues ambas enzimas son superponibles hasta la casi perfección en sus centro activos.

Pero no podemos decantarnos por esta teoría ya que aunque hay virus que infectan todos los dominios celulares con estructuras moleculares similares, no hay ninguna secuencia o gen que todos ellos compartan, lo que nos demostraría algún antecesor común.

La teoría de la regresión celular explica que los virus han evolucionado a partir de una célula RNA que vivía como un parásito endosimbionte de otra célula RNA. Posteriormente, este protoparásito perdería todos aquellos componentes prescindibles al poder usar los de la célula protohospedadora. Esto se apoyaría en la existencia de los giruses (virus gigantes), descubiertos recientemente, cuya estructura molecular es un punto intermedio entre un procariota y un virus. Así, obtendríamos una explicación a la enorme dependencia de los virus por las células hospedadoras y a su capacidad de sobrevivir en el exterior largos periodos de tiempo.


En el año 2003, Acanthamoeba polyphaga mimivirus, también conocido como mimivirus, fue el primer virus gigante descrito. Es más grande que muchas bacterias, y se encontró en una muestra de agua de una torre de refrigeración en Inglaterra. Imagen tomada de
http://images.sciencesource.com/p/13796678/TEM-of-Mimivirus-BR8156.html

Otra sería la teoría del origen molecular-celular, también conocida como hipótesis del nomadismo o del vagabundeo. Según esta teoría provienen de fragmentos de células, como plásmidos o trasposones, que escaparon de ellas y adquirieron una cubierta proteica, pasando a ser entidades independientes. Un buen ejemplo que defiende esta hipótesis es el virus de la hepatitis humana delta (HDV), que contiene un gen para una ribozima muy similar al gen de la ribozima CPEB3 presente en un intrón humano. Sin embargo, es difícil demostrar cómo esas secuencias de ADN adquieren la capacidad de codificar cápsides en ausencia de modelos ya existentes.

Imagen simplificada dónde se representan las tres posibles teorías del origen de los virus. a. 
Teoría del origen en el caldo primitivo u origen coevolutivo b.
teoría de la regresión celular c.
teoría del origen molecular-celular. Imagen tomada de
Durzyńska, J., & Goździcka-Józefiak, A. (2015, 16 octubre). Viruses and cells intertwined since the dawn of evolution.

Todo este dilema que busca dar una explicación al origen de los virus se encuentra con el problema de que no hay un posible registro vírico fósil. Analizar sus genomas aporta poca información, debido a que tienen una altísima tasa de mutación (de 10-3 sustituciones por sitio al año, en comparación con los seres vivos, que ronda el 10-9). Esto es una gran ventaja para ellos, ya que les permite cambiar rápidamente, escapar de la respuesta inmune del hospedador y saltar de una especie a otra, pero deja poco rastro de lo que fueron hace más tiempo.

Sin embargo, los genomas víricos siempre han tenido la capacidad de integrarse en genomas del hospedador, y este “registro fósil” es el que se usa (paleovirología). Para ello solo tienen que encontrarse su genoma en forma de DNA y llegar al núcleo, donde podría integrarse formando lo que se conoce como EVEs o elementos endógenos virales. De éstos sí podemos obtener más información, ya que al encontrarse integrados en el genoma del hospedador, siguen su tasa de evolución, de modo que no cambian tan rápidamente.

La mayoría de estos elementos no codifican, pero cada vez se descubren mas casos en los que los EVEs tienen una función en la fisiología del hospedador. Por ejemplo, es el caso de los elementos reguladores derivados de retrovirus endógeno (ERV) que actúan en la respuesta inmune frente a algunos virus.

Estos ERVs o retrovirus endógenos son muy comunes (componen en torno al 7-8% del genoma humano moderno), y provienen de la integración del genoma de virus de la familia Retroviridae. Estos virus RNA son los que tienen la enzima transcriptasa inversa, comentada anteriormente, que permite la transformación de su genoma RNA en DNA, el cual se integrará.

Cuando están integrados, a ambos lados de la secuencia vírica se encuentran unas estructuras que son de especial utilidad, las secuencias LTR, las cuales son idénticas, pero que con el tiempo van evolucionando de manera diferente. De modo que fijándose en la divergencia, se podría estimar la antigüedad de la integración.

¿Qué fue primero, el virus o el retrotransposón? Ambas opciones son factibles. (a) Los transposones LTR evolucionaron a partir de un virus ancestral el cual perdió la envoltura y se integró. (b)O bien el virus se pudo formar desde el transposón LTR el cual adquirió el gen para la envoltura. Imagen tomada de Hayward, A. (2017b, 30 junio). Origin of the retroviruses: when, where, and how?

Sin embargo, si calculamos la antigüedad de ciertos virus basándonos en los virus endógenos integrados en el genoma, no obtenemos el mismo valor que si lo hacemos con los virus exógenos respectivos. Esto se puede deber a que, pese a que estamos teniendo en cuenta la tasa de mutación del hospedador en el primer caso, esta puede que fuera diferente en el pasado.

En definitiva y por todo esto, se puede observar como siguen quedando muchas incógnitas, lo que nos demuestra que podría ser un buen campo de estudio.

BIBLIOGRAFÍA UTILIZADA:

Agoni, L., Golden, A., Guha, C., & Lenz, J. (2012, 5 junio). Neandertal and Denisovan retroviruses. 

Aiewsakun, P., & Katzourakis, A. (2015, mayo). Endogenous viruses: Connecting recent and ancient vira levolution. 

Durzyńska, J., & Goździcka-Józefiak, A. (2015, 16 octubre). Viruses and cells intertwined since the dawn of evolution.

Hayward, A. (2017b, 30 junio). Origin of the retroviruses: when, where, and how?

Katzourakis, A., & Aswad, A. (2016, 23 mayo). Evolution: Endogenous Viruses Provide Shortcuts in Antiviral Immunity. 

Una respuesta to “¿Cuál es el origen de los virus?

  • Me gustó el artículo, por su carácter divulgativo. ¡Son tan pequeños y tan simples cómo enigmáticos! Poco a poco conseguirán descifrarlos.

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