Un trozo de ácido nucleico rodeado de malas noticias

Así definió los virus el Premio Nobel de Medicina Peter Medawar. En estos tiempos en los que vivimos sumidos en un confinamiento casi global hay que reflexionar sobre el enorme poder de estas ínfimas partículas infecciosas. Y lo que es aun más preocupante, cómo son capaces de saltar las barreras entre especies distintas. Más del 70% de las infecciones emergentes de los últimos cuarenta años han sido zoonosis, es decir, enfermedades infecciosas que “saltan” de un portador animal a los seres humanos. 

Los virus son partículas que contienen un ácido nucleico (ADN o ARN) y capaces de alternar entre dos estados distintos, dentro o fuera de las células a las que parasitan. Cuando están fuera, se rodean de una cubierta proteica y son metabólicamente inertes. Cuando entran en una célula son capaces de reproducirse utilizando, en gran medida, la maquinaria vital de la célula parasitada. El resultado es la aparición de miles de copias de su ácido nucleico y la destrucción de la célula parasitada. Las nuevas réplicas virales reconstituyen su envoltura proteica y salen en busca de nuevas células a las que infectar. Se propaga de esta forma una infección que solo será combatida por el sistema inmunológico del individuo infectado.

Martinus Beijerinck

El primer virus conocido, TMV, fue descubierto por Martinus Beijerinck en 1899. Este microbiólogo holandés demostró que el agente patógeno responsable de la infección que arruinaba las plantaciones de tabaco era mucho más pequeño que una bacteria. Lo denominó “contagium vivum fluidum” (fluido vivo contagioso). Ninguno de los filtros usados para bacterias era capaz de retener estas partículas. Hoy sabemos que el tamaño medio de los virus oscila entre los 20-300 nm (un nanómetro es la millonésima parte de un milímetro), mientras que las bacterias miden entre 0,5 y 5 μm (un micrómetro es la milésima parte de un milímetro).

Todos los organismos vivos conocidos, sean bacterias, protistas, hongos, vegetales o animales, son células o se componen de ellas. Los virus son estructuras acelulares, es decir, ajenas al mundo celular. El hecho de ser parásitos intracelulares obligados marca el sello de patogenicidad de estas partículas ya que al multiplicarse a expensas de ellas terminan provocando la destrucción de los tejidos infectados. Fuera de las células son entidades inertes que no se alimentan, ni crecen, ni se multiplican. Algunos pueden cristalizar, como los minerales, y de esta forma pueden sobrevivir hasta que entran en contacto con condiciones de humedad adecuada y con células huésped particulares.

La bióloga norteamericana Eleanor Lutz, ha elaborado unas llamativas presentaciones de algunos virus que muestran la estructura cristalizada de su cubierta proteica, en este caso icosaédrica. Arriba se representa la estructura del virus del dengue. En la parte superior izquierda aparece el nombre de la especie. En la parte inferior izquierda se indica la especie que infectan, así como una breve descripción del virus y la enfermedad que producen. Esta investigadora tiene un blog muy interesante con sus trabajos en este y otros campos.

Mucho se ha escrito sobre el origen de estas entidades que transitan entre el mundo inerte y los seres vivos. Se ha sugerido que podrían ser pequeñas células que parasitaban a células más grandes y luego perdieron los genes que no empleaban en su vida parasitaria. Otros autores sostienen que podrían haber evolucionado a partir de fragmentos de ADN o ARN que escaparon de las células y empezaron a replicarse por separado. El ADN “fugitivo” podría haber provenido de plásmidos (fragmentos de ADN que pueden moverse entre células) o transposones (fragmentos de ADN que se multiplican y se mueven a diferentes posiciones en el interior del genoma de la célula). Por último, algunos autores creen que los virus podrían haber evolucionado conjuntamente con las primeras células que aparecieron en nuestro planeta a partir de complejas moléculas de proteínas y ácidos nucleicos, y habrían sido dependientes de la vida celular durante muchos millones de años. 

Murciélago egipcio de la fruta (Rousettus aegyptiacus), un huésped natural del virus de Marburgo

Los virus emergentes de este siglo, como el causante de la infección Covid-19, igual que los coronavirus del síndrome respiratorio agudo grave (Sars-CoV) o el síndrome respiratorio de Oriente Medio (Mers), no aparecen en los seres humanos de forma espontánea, como tampoco lo hicieron los letales virus del Sida, Ébola y Marburgo. En todos los casos siempre existen animales que actúan como reservorios de virus y, entre ellos, destaca el papel que juegan algunas especies de murciélagos cuyos sistemas inmunes son auténticos escudos frente a las infecciones. Desde estos almacenes móviles, las partículas virales se transmiten a otras especies animales que carecen de defensas de respuesta rápida y se propagan de forma masiva. Al final, las infecciones pueden transmitirse a nuestra especie desde animales tan diversos como las civetas (caso del virus Sars), los dromedarios (virus Mers) o los chimpancés (virus Ébola).

Civeta de las palmeras (Paradoxurus hermaphroditus)

Por desgracia, comprender la complejidad de las interacciones entre el reservorio natural, el virus y el huésped intermedio sigue siendo un gran desafío cuando se trata de intervenir rápidamente para detener la transmisión de la enfermedad. El salto del coronavirus Sars a los humanos es el que está mejor documentado. Se detectó por primera vez en la provincia de Gaundong (China) en noviembre de 2002. A partir de ahí se propagó a más de 30 países de Asia, Europa y América del Norte, pero China tuvo el 80% de todos los casos. Su origen pudo estar en un mercado de animales salvajes.

Mercado chino de animales salvajes. Stand de murciélagos

Estos mercados son especialmente propicios a lanzar epidemias porque están en el país más poblado del mundo y con una gran conectividad por trenes de alta velocidad, aviones y automóviles. El consumo de carne de animales salvajes y el comercio de animales han provocado cambios importantes en los contactos entre seres humanos y animales. Hay estudios que demuestran que las epidemias de gripe aviar y de Ébola estuvieron directamente vinculadas al consumo de carne de animales salvajes infectados. Lo que comienza en un caso esporádico de transmisión del animal al ser humano puede terminar convirtiéndose en una epidemia a medida que los ciclos de contagio se multiplican.

No es casualidad que algunos de los peores brotes de enfermedades virales en los últimos años se originaran en murciélagos. Según la bióloga Clara Brook, estos mamíferos elevan su tasa metabólica en vuelo a niveles que duplican el alcanzado por roedores de tamaño similar cuando corren. Por lo general, ese esfuerzo metabólico provoca daños en los tejidos debido a la acumulación de moléculas reactivas, principalmente radicales libres. Pero para desarrollar la fatigosa tarea de volar, los murciélagos se han dotado de mecanismos fisiológicos que limpian eficazmente estas moléculas destructivas. Además, sus cuerpos están bien equipados de moléculas de interferón-alfa, que ayudan al sistema inmunitario a combatir infecciones avisando a las células para que se 'preparen' antes de la invasión vírica. Este mecanismo tiene el beneficio añadido de limpiar también las moléculas dañinas producidas por una inflamación de cualquier causa, lo que podría explicar la larga vida de los murciélagos (algunos pueden vivir 40 años, 20 veces más que algunos roedores de tamaño similar).

El hecho probado de que estas infecciones implican a varias especies nos lleva a reflexionar de qué forma los cambios en la diversidad biológica podrían influir en la patogenidad de estos virus. Hay estudios que revelan cierto efecto de amortiguamiento en el contagio de virus a humanos en escenarios de alta biodiversidad animal. En 2006, la bióloga Vanessa Ezenwa publicó un interesante estudio sobre la propagación del virus del Nilo Occidental (VNO) en zonas con distinta diversidad aviar.

Este virus actúa en África, Europa, Oriente Medio, América del Norte y Asia occidental. Se mantiene en la naturaleza mediante un ciclo que incluye la transmisión entre aves y mosquitos. La infección del ser humano ocurre por la picadura de mosquitos, únicos vectores de transmisión del virus.

Se aisló por vez primera en 1937 de una mujer infectada en Uganda. En 1953 se identificó en aves (cuervos y palomas) del delta del Nilo. Aunque no se consideraba patógeno para las aves, en 1997 una cepa muy virulenta causó la muerte de aves de diferentes especies que presentaban signos de encefalitis y parálisis. A lo largo de 50 años se han notificado casos de infección humana en muchos países del mundo. En los seres humanos puede provocar graves daños en sistema nervioso.

Como las aves silvestres son los principales reservorios del VNO, los investigadores estudiaron la correlación entre su biodiversidad y los índices de infección de virus en mosquitos y en seres humanos. Descubrieron que el riesgo de infección en humanos era más bajo en comunidades con mayor diversidad biológica. Las infecciones humanas por VNO aparecen cuando ciertas condiciones amplifican la propagación del virus en las poblaciones de aves y mosquitos, lo que lleva a incorporar nuevos grupos de huéspedes accidentales. Las aves del orden Paseriformes suelen ser los reservorios de virus más competentes. El resto de las especies de aves (pertenecientes a órdenes no paseriformes) son ´peores` reservorios de virus, pero al actuar como fuente alternativa de alimento para los mosquitos pueden reducir la tasa de contacto entre los vectores más competentes y los virus, y frenar la expansión de VNO. En consecuencia, la velocidad a la que progresa la epidemia disminuye con el aumento de la diversidad no paseriforme, que actuaría como un cortafuego inmune ralentizando la transmisión.

Principales Órdenes de las Aves

Además de la biodiversidad aviar, los autores estudiaron otros factores de influencia como los demográficos (la densidad de la población humana) y los ambientales (el clima, el hábitat y la cobertura del suelo). Concluyeron que solo la densidad de la población humana y la riqueza de especies no paseriformes, en conjunto, explican el 52% de la variación en la incidencia del VNO.

En contra de los que en un principio cabría pensar, esto es, que una mayor biodiversidad representa una amenaza al albergar numerosos patógenos potenciales que aumentan el riesgo de aparición de nuevas enfermedades, vemos que juega un papel protector. Otra razón más para preservarla. Otro ejemplo más de cómo en la ciencia no siempre la intuición transita en el mismo sentido que la razón. 

José Antonio López Isarría