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¿Qué son los virus?

Una micrografía electrónica de transmisión TEM coloreada digitalmente del virus del Nilo Occidental.
Imagen: © Cynthia Goldsmith, Centros para el Control y la Prevención de Enfermedades de EE. UU.

Los virus son parásitos microscópicos, generalmente mucho más pequeños que las bacterias. Carecen de la capacidad de prosperar y reproducirse fuera del cuerpo huésped.

Predominantemente, los virus tienen la reputación de ser la causa de contagio. Los eventos generalizados de enfermedad y muerte sin duda han reforzado esa reputación. El brote de 2014 Ébola en África Occidental y 2009 H1N1 / gripe porcina es probable que se le ocurra una pandemia un brote global generalizado. Si bien estos virus son ciertamente enemigos astutos para los científicos y los profesionales médicos, otros de su tipo han sido fundamentales como herramientas de investigación; fomentando la comprensión de los procesos celulares básicos, como la mecánica desíntesis de proteínas y de los propios virus.

descubrimiento

cuánto más pequeños son la mayoría de los virus en comparación con las bacterias ? Bastante. Con un diámetro de 220 nanómetros, el virus del sarampión es aproximadamente 8 veces más pequeño que E. coli bacterias. A 45 nm, el virus de la hepatitis es unas 40 veces más pequeño que E. coli . Para tener una idea de lo pequeño que es esto, David R. Wessner, profesor de biología en el Davidson College, proporciona una analogía en a artículo de 2010 publicado en la revista Nature Education: El virus de la polio, de 30 nm de diámetro, es aproximadamente 10.000 veces más pequeño que un grano de sal. Estas diferencias de tamaño entre virus y bacterias proporcionaron la primera pista fundamental de la existencia del primero.

Hacia fines del siglo XIX, la noción de que los microorganismos, especialmente las bacterias, podían causar enfermedades estaba bien establecida. Sin embargo, los investigadores que investigaban una enfermedad preocupante en el tabaco, la enfermedad del mosaico del tabaco, estaban algo perplejos en cuanto a su causa.

En un artículo de investigación de 1886 titulado “ sobre la enfermedad del mosaico del tabaco , ”Adolf Mayer, un químico e investigador agrícola alemán, publicó los resultados de sus extensos experimentos. En particular, Mayer descubrió que cuando trituraba hojas infectadas e inyectaba el jugo nocivo en las venas de hojas de tabaco saludables,manchas amarillentas y decoloración característica de la enfermedad. Mayer supuso correctamente que lo que estaba causando la enfermedad del mosaico del tabaco estaba en el jugo de la hoja. Sin embargo, se le escaparon resultados más concretos. Mayer estaba seguro de que lo que estaba causando la enfermedad era de origen bacteriano, pero noincapaz de aislar el agente causante de la enfermedad o identificarlo bajo un microscopio. Tampoco pudo recrear la enfermedad inyectando plantas sanas con una variedad de bacterias conocidas.

En 1892, un estudiante ruso llamado Dmitri Ivanovsky esencialmente repitió los experimentos de extracción de jugos de Mayer, pero con un pequeño giro. Según a artículo de 1972 publicado en la revista Bacteriological Reviews, Ivanovsky pasó el jugo de las hojas infectadas a través de a filtro de Chamberland , un filtro lo suficientemente fino para capturar bacterias y otros microorganismos conocidos. A pesar del tamizado, el filtrado líquido siguió siendo infeccioso, lo que sugiere una nueva pieza del rompecabezas; lo que sea que esté causando la enfermedad es lo suficientemente pequeño como para pasar a través del filtro. Sin embargo, IvanovskyTambién concluyó que la causa de la enfermedad del mosaico del tabaco era bacteriana, lo que sugiere que el filtrado "contenía bacterias o una toxina soluble". No fue hasta 1898 cuando se reconoció la presencia de virus. Científico holandés Martinus Beijerinck aunque confirmó los resultados de Ivanovsky, sugirió que la causa de la enfermedad del mosaico del tabaco no era bacteriana sino un “virus líquido vivo”, refiriéndose a él con el término ahora obsoleto, “virus filtrable”.

Los experimentos de Ivanovsky, Beijerinck y otros que siguieron solo señalaron la existencia de virus. Pasarían algunas décadas más antes de que alguien realmente viera un virus. Según a artículo de 2009 publicado en la revista Clinical Microbiology Reviews, una vez que microscopio electrónico fue desarrollado en 1931 por científicos alemanes Ernst Ruska y Max Knoll, el primer virus pudo visualizarse con la nueva tecnología de alta resolución. Estas primeras imágenes tomadas por Ruska y sus colegas en 1939 eran del virus del mosaico del tabaco. Por lo tanto, el descubrimiento de virus cerró el círculo.

Esta imagen coloreada digitalmente muestra el virus de la influenza H1N1 bajo un microscopio electrónico de transmisión. En 2009, este virus entonces llamado gripe porcina causó una pandemia y se cree que mató a 200,00 personas en todo el mundo. Crédito de la imagen: Instituto Nacional de Alergias y Enfermedades Infecciosas NIAID

Estructura

Los virus se tambalean en los límites de lo que se considera vida. Por un lado, contienen los elementos clave que componen todos los organismos vivos: los ácidos nucleicos ADN o ARN cualquier virus solo puede tener uno u otro. Por otro lado, los virus carecen de la capacidad de leer y actuar de forma independiente sobre la información contenida en estos ácidos nucleicos.

“Un virus mínimo es un parásito que requiere replicación haciendo más copias de sí mismo en una célula huésped”, dijo Jaquelin Dudley , profesor de biociencias moleculares en la Universidad de Texas en Austin. "El virus no puede reproducirse fuera del huésped porque carece de la complicada maquinaria que posee una célula [huésped]". La maquinaria celular del huésped permite que los virus produzcan ARN a partir desu ADN un proceso llamado transcripción y construir proteínas basándose en las instrucciones codificadas en su ARN un proceso llamado traducción .

Cuando un virus está completamente ensamblado y es capaz de infectar, se lo conoce como virión. Según los autores de “ Microbiología médica 4.a ed. ”University of Texas Medical Branch at Galveston, 1996, la estructura de un virión simple se compone de un núcleo de ácido nucleico interno rodeado por una cubierta externa de proteínas conocida como cápside. Las cápsides protegen los ácidos nucleicos virales de ser masticados ydestruidas por enzimas especiales de la célula huésped llamadas nucleasas. Algunos virus tienen una segunda capa protectora conocida como envoltura. Esta capa generalmente se deriva de la membrana celular de un huésped; pequeños fragmentos robados que se modifican y reutilizan para que los use el virus.

El ADN o ARN que se encuentra en el núcleo del virus puede ser monocatenario o bicatenario. Constituye el genoma o la suma total de la información genética de un virus. Los genomas virales son generalmente de tamaño pequeño y codifican solo proteínas esenciales como proteínas de la cápside, enzimas y proteínas necesarias para la replicación dentro de una célula huésped.

Función

La función principal del virus o virión es "entregar su genoma de ADN o ARN en la célula huésped para que la célula huésped pueda expresar transcribir y traducir el genoma", según "Microbiología médica".

Primero, los virus necesitan acceder al interior del cuerpo de un huésped. Las vías respiratorias y las heridas abiertas pueden actuar como puertas de entrada para los virus. A veces, los insectos proporcionan el modo de entrada. Ciertos virus se deslizan en la saliva de un insecto y entran en el cuerpo del huésped.después de las picaduras de insectos. Según los autores de “ Biología Molecular de la Célula, 4a Ed. ”Garland Science, 2002 tales virus pueden replicarse dentro de las células del insecto y del huésped, lo que garantiza una transición fluida de uno a otro. Por ejemplo, los virus que causan fiebre amarilla y fiebre del dengue .

Los virus se adhieren entonces a la superficie de la célula huésped. Lo hacen reconociendo y uniéndose a los receptores de la superficie celular, como dos piezas de rompecabezas entrelazadas. Muchos virus diferentes pueden unirse al mismo receptor y un solo virus puede unirse a diferentes receptores de la superficie celular.Si bien los virus los usan para su beneficio, los receptores de la superficie celular están diseñados para servir a la célula.

Después de que un virus se une a la superficie de la célula huésped, puede comenzar a moverse a través de la cubierta externa o la membrana de la célula huésped. hay muchos modos de entrada diferentes . El VIH, un virus con una envoltura, se fusiona con la membrana y es empujado. Otro virus con envoltura, el virus de la influenza, es engullido por la célula. Algunos virus sin envoltura, como el virus de la polio, crean un canal porosode entrada y excavación a través de la membrana.

Una vez dentro, los virus liberan sus genomas y también interrumpen o secuestran varias partes de la maquinaria celular. Los genomas virales dirigen a las células huésped para que produzcan en última instancia proteínas virales muchas veces detienen la síntesis de cualquier ARN y proteínas que la célula huésped pueda utilizar. En última instancia, los virus se acumulan a su favor, tanto dentro de la célula huésped como dentro del propio huésped creando condiciones que les permiten propagarse. Por ejemplo, cuando se sufre un resfriado común, un estornudo emite 20.000 gotas que contienen rinovirus o coronaviruspartículas, de acuerdo con la "Biología Molecular de la Célula". Tocar o respirar esas gotitas es todo lo que se necesita para que un resfriado se propague.

Vista microscópica del virus del Ébola. Crédito de la imagen: CDC / Cynthia Goldsmith / Public Health Image Library

Nuevos descubrimientos

La comprensión de las relaciones entre los virus comenzó con notar similitudes en tamaño y forma, si los virus contenían ADN o ARN y en qué forma. Con mejores métodos para secuenciar y comparar genomas virales, y con la afluencia constante de nuevos datos científicos, lo quesaber acerca de los virus y sus historias se ajustan constantemente.

Hasta 1992, se daba por sentada la idea de que los virus eran mucho más pequeños que las bacterias, con genomas diminutos. Ese año, los científicos descubrieron una estructura similar a una bacteria dentro de algunas amebas en una torre de enfriamiento de agua, según Wessner., lo que descubrieron no fue una especie bacteriana, sino un virus muy grande, al que llamaron Mimivirus. El virus tiene un tamaño de aproximadamente 750 nm y también puede tener las mismas propiedades de tinción que bacterias grampositivas . A esto le siguió el descubrimiento de otros virus grandes como el Mamavirus y el Megavirus.

"No se sabe cómo evolucionaron estos grandes virus", dijo Dudley, refiriéndose a ellos como los "elefantes" del mundo de los virus. "Pueden ser células degeneradas, que se han convertido en parásitos de otras células los mimivirus infectan a las amebas,o pueden ser virus más típicos que siguen adquiriendo genes adicionales del hospedador ", agregó. Los mimivirus requieren la maquinaria celular del hospedador para producir proteínas, al igual que otros virus más pequeños. Sin embargo, su genoma todavía contiene muchos remanentes de genes asociados con el proceso de traducciónEs posible que los Mimivirus hayan sido alguna vez células independientes, o simplemente podrían haber adquirido y acumulado algunos genes del huésped, escribió Wessner.

Tales descubrimientos plantean nuevas preguntas y abren nuevas vías de investigación. En el futuro, estos estudios pueden proporcionar respuestas a preguntas fundamentales sobre el origen de los virus, cómo alcanzaron su estado parasitario actual y si los virus deben incluirse en el árbol de la vida .

Recursos adicionales