Nuevas investigaciones revelan que originaron las mutaciones adaptativas y la especialización
Los virus pueden ser parásitos con tal capacidad de simbiosis que acaban formando parte del ADN de sus huéspedes, ya sean éstos microorganismos como las bacterias u organismos superiores. Esta invasión ha sido la causa de una gran parte de las mutaciones adaptativas producidas en los últimos 500 millones de años, como, por ejemplo, la de la aparición de la placenta, indispensable para la reproducción de los mamíferos modernos. Las últimas investigaciones relativas a los virus restan además importancia a la competición entre los genes como motor de la evolución.
De un tiempo a esta parte, los biólogos han lanzado nuevas hipótesis relativas a la importancia de los virus en la evolución. Por un lado, un número creciente de virólogos han resaltado no sólo la increíble cantidad de virus presentes en la Tierra, sino también el papel increíblemente activo de los virus en la evolución, en el pasado y en el presente.
Por otro lado, los virus son bien conocidos por su responsabilidad en la propagación de enfermedades a menudo mortales, contra las que existen pocas vacunas. Se conocen también sus modos de reproducción y de transmisión, por intrusión en las células y apropiación de sus mecanismos bioquímicos.
En este sentido, los virus son considerados como parásitos que dependen enteramente de sus huéspedes para su propia supervivencia.
Pero el carácter singular del mundo de los virus, o de la virosfera, es cada vez más objeto de numerosas investigaciones.
Los virus se encuentran en todos los medios terrestres existentes, desde glaciares y desiertos hasta cuevas profundas. De hecho, donde quiera que haya una vida celular cualquiera, allí abundan los virus.
Información genética arcaica
Además, se estima que son 10 millones de veces más numerosos de lo que se creía hace algunas décadas. Un milímetro del agua de un lago puede contener más de 200 millones de virus, por ejemplo. Los virus bacteriófagos, que infectan a las bacterias, podrían alcanzar de hecho, colocados longitudinalmente, la distancia de 100 millones de años luz.
Por si todo esto fuera poco, la diversidad vírica es considerable: se piensa que existen 100 millones de tipos diferentes de virus. Sus formas son múltiples. Algunos, por ejemplo, son muy grandes, como en el caso del Mimivirus descubierto por un equipo europeo, y cuyas partículas maduras miden 400 nanómetros.
Los virus conservan su información genética aprovechando una gran variedad de ADN y de ARN. Pero lo más sorprendente es que, cuanto más se estudian sus genomas, se encuentran más nuevos genes no identificados con anterioridad. El biólogo Luis Villareal director del Center for Virus Research de la Universidad de California, calcula que los genes nuevos, aquéllos cuya función es desconocida, representan un 80% del número de genes virales identificados.
Todo esto hace suponer que su material genético no está constituido por pequeñas porciones de ADN extraído del ADN de sus huéspedes, sino que parece asociado a formas de vida primitivas anteriores a las bacterias, es decir, arcaicas.
Mundialización vírica
El estudio de la evolución genética de un gran número de bacteriófagos ha demostrado que éstos no pueden ser conectados a ancestros comunes. Cada virus bateriológico o fag parece disponer de una muestra de fragmentos de ADN aparentemente tomados y reunidos al azar.
En el interior de un mismo huésped, los genomas de todos los virus que en él se encuentran parecen mezclarse entre ellos, de manera permanente. Pero este supermercado de genes virales no funciona solamente en el interior de un huésped único. Se manifiesta en otra escala, la de la Tierra entera, en el seno de medios muy diversos.
Los virus inventaron la mundialización mucho antes de que nosotros la conociéramos. Las nuevas secuencias de ADN se extienden por todo el globo muy deprisa, considerando la rapidez de las mutaciones, la variedad de las recombinaciones, y la cantidad ingente de especies virales en contacto.
Los bacteriólogos hablan de redes bacterianas para explicar la omnipresencia y las virulencias súbitas de las especies de bacterias. Pero este término resultaría aún más apropiado para la descripción del mundo de los virus. El hecho de que éstos puedan difundirse tan fácilmente se debe a una propiedad que, de hecho, comparten con las bacterias.
Simbiosis versus agresión
Los virus no matan sistemáticamente a sus huéspedes, que son organismos multicelulares o bacterias. Cierto es que los hay que, como el virus de la fiebre del Ébola, provocan enfermedades mortales condenándose ellos mismos a una vida difícil, e incluso a la desaparición. Pero la mayoría de los virus han preferido la simbiosis a la agresión. Así, se integran en la maquinaria celular de sus huéspedes, en la se convierten en pasajeros simbióticos permanentes.
En el caso de las bacterias, estos virus son denominados “profags " (genoma de fag insertado como parte de la estructura lineal del ADN de una bacteria), y parece que componen el 20% de los genomas de estos microorganismos.
Además, en los genomas de las bacterias se ha identificado alrededor de un 10% de genes que no se parecen a nada conocido. Son los llamados ORFans. El profesor Patrick Forterre de la Université Paris-Sud 11 especialista en bacterias extremófilas, calcula que el 90% de estos ORFans son de origen vírico.
ADN de origen vírico en humanos
Pero las bacterias no son las únicas que han integrado virus antiguos. Las eucariotas, o células con núcleo celular, se encuentran en todos los animales superiores, entre ellos los humanos, y también están dotadas de ADN cargado de restos de antiguas infecciones virales.
Se ha descubierto, por ejemplo, que los retrovirus, que son virus contagiosos no permanentes y los ERV o retrovirus endógenos están en nuestro ADN. Investigaciones llevadas a cabo desde el año 2000 han ido revelando que el 8% del ADN humano está formado por ERV.
Forterre señala que los genomas de especies superiores sufren una lluvia continua de genes víricos cuya función no es fácilmente reconocible. Algunos que no sirven para nada son eliminados, pero parece que la mayoría de ellos quedan en reserva para hacer frente a fuerzas evolutivas aún no afrontadas por la célula, desde el funcionamiento del sistema inmunitario.
Este mecanismo, practicado en el nivel de las bacterias patógenas, podría generar las epidemias más mortales y difíciles de combatir. Pero, a la inversa, los órganos infectados pueden, gracias a sus profags, adaptarse más rápidamente y mejor a estos cambios.
Virus y especiación
Se cree, por ejemplo, que la placenta indispensable para la reproducción de los mamíferos modernos apareció gracias a la acción de un gen llamado syncitin proveniente de un ERV. De hecho, una gran parte de las mutaciones adaptativas producidas en los últimos 500 millones de años podrían deberse a la acción de los virus y los ERV.
Estos últimos parecen implicados masivamente en el funcionamiento de las redes de regulación de la expresión genética. Se sabe que hay diferencias en la expresión de los genes que provocan las divergencias en la especiación responsable de la aparición de especies nuevas, a partir de troncos comunes.
Los trabajos de Patrick Forterre y su equipo se han centrado en comparar los procesos bioquímicos de la replicación del ADN en el seno de tres familias: bacterias, archaea (organismos unicelulares) y eucariotos. Estas tras familias no son consideradas hoy procedentes de un tronco evolutivo común. La hipótesis es que podrían ser las supervivientes de formas primitivas muy diversas pobladoras de la biosfera primitiva.
Patrick Forterre ha demostrado que la vida naciente fue el resultado de un intenso periodo de experimentación bioquímica al azar, con numerosos fallos y éxitos que resultaron en formas cada vez más complejas. De estas múltiples formas de los sistemas vivos que aparecieron a continuación, sólo han sobrevivido las tres familias mencionadas.
La importancia de los virus en la evolución
Dado que los virus, tanto en aquella época como ahora, eran mucho más abundantes que las células, fueron los agentes más activos y eficaces de la diversificación de la vida y de sus extensiones geográficas. Fueron asimismo responsables de lazos evolutivos determinantes, como el paso del mundo del ARN al del ADN, y también de la invención del núcleo celular.
Estas investigaciones restan en parte importancia a la competición entre genes (genes egoístas) como motor de la evolución, presentada por Richard Dawkins O, al menos, la sustituyen. Por otro lado, la idea que encanta a los genetistas de que los genomas de todas las especies podrían derivar de una fuente común única debería, también, ser sensiblemente matizada.
Nosotros añadiremos por nuestra parte dos cosas. Por un lado, las investigaciones sobre los virus arcaicos iluminan, de una manera interesante, las hipótesis relativas a las formas de vida rudimentarias existentes en la Tierra antes de la aparición de la vida. Los virus primitivos podrían ser los descendientes lejanos de moléculas bioquímicas replicantes.
Por otro lado, en lo que respecta a la exploración de medios prebióticos, como aquéllos que pudiera haber en Marte, no se debería pensar solamente en buscar bacterias, sino también virus, seguramente patógenos para los humanos.
Jean-Paul Baquiast es el editor de la revista electrónica francesa Automates Intelligents donde se publicó originalmente este artículo que reproducimos con autorización.
http://cvr.bio.uci.edu/
http://www.u-psud.fr/es/index.html
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