La pandemia del nuevo coronavirus continúa durante dos meses. Todo el mundo ya se considera un experto en este tema. ¿Sabías que un virus no se puede matar? Él no vive, por lo que solo se puede romper, destruir. El virus no es un ser, sino una sustancia. Pero al mismo tiempo, los virus pueden comunicarse, cooperar y disfrazarse.
La vida social de los virus
Los científicos descubrieron esto hace apenas tres años. Como suele suceder, por accidente. El objetivo del estudio era probar si las bacterias del heno pueden alertarse unas a otras de un ataque de bacteriófagos, una clase especial de virus que atacan selectivamente a las bacterias. Después de agregar los bacteriófagos a los tubos de bacilos de heno, los investigadores registraron las señales en un lenguaje molecular desconocido. Pero las "negociaciones" al respecto no fueron en absoluto bacterias, sino virus.
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Resultó que después de penetrar en las bacterias, los virus las obligaron a sintetizar y enviar péptidos especiales a las células vecinas. Estas pequeñas moléculas de proteína señalaron al resto de los virus sobre la próxima captura exitosa. Cuando el número de péptidos señal (y por lo tanto de células capturadas) alcanzó un nivel crítico, todos los virus, como si estuvieran bajo una orden, dejaron de dividirse activamente y acecharon. Si no fuera por esta maniobra engañosa, las bacterias podrían organizar un rechazo colectivo o morir por completo, privando a los virus de la oportunidad de parasitarlos más. Los virus claramente han decidido poner a dormir a sus víctimas y darles tiempo para recuperarse. El péptido que les ayudó a hacer esto se llamó "arbitrium" ("decisión").
Investigaciones posteriores han demostrado que los virus son capaces de tomar decisiones más complejas. Pueden sacrificarse durante un ataque a las defensas inmunológicas de una célula para asegurar el éxito de la segunda o tercera ola de la ofensiva. Son capaces de moverse de manera coordinada de una célula a otra en vesículas de transporte (vesículas), intercambiar material génico, ayudarse mutuamente enmascarar la inmunidad, cooperar con otras cepas para aprovechar sus ventajas evolutivas.
Lo más probable es que incluso estos asombrosos ejemplos sean solo la punta del iceberg, dice Lan'in Zeng, biofísico de la Universidad de Texas. Una nueva ciencia, la sociovirología, debería estudiar la vida social latente de los virus. No estamos hablando de que los virus sean conscientes, dice uno de sus creadores, el microbiólogo Sam Diaz-Muñoz. Pero las conexiones sociales, el lenguaje de la comunicación, las decisiones colectivas, la coordinación de acciones, la asistencia mutua y la planificación son signos de vida inteligente.
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¿Son cuerdos los virus?
¿Puede algo que ni siquiera es un organismo vivo tener mente o conciencia? Existe un modelo matemático que permite esta posibilidad. Es una teoría de la información integrada desarrollada por el neurocientífico italiano Giulio Tononi. Considera la conciencia como la relación entre la cantidad y la calidad de la información, que está determinada por una unidad especial de medida: φ (phi). La idea es que entre la materia completamente inconsciente (0 φ) y el cerebro humano consciente (φ máximo) hay una serie ascendente de estados de transición. Cualquier objeto capaz de recibir, procesar y generar información tiene un nivel mínimo φ. Incluidos los ciertamente inanimados, como un termómetro o un LED. Dado que saben cómo convertir la temperatura y la luz en datos, significa que el "contenido de información" es la misma propiedad fundamental para ellos.como masa y carga de una partícula elemental. En este sentido, el virus es claramente superior a muchos objetos inanimados, ya que él mismo es portador de información (genética).
La conciencia es un nivel más alto de procesamiento de información. Tononi llama a esto integración. La información integrada es algo que supera cualitativamente la simple suma de datos recopilados: no un conjunto de características individuales de un objeto como el amarillo, la forma redonda y la calidez, sino una imagen de una lámpara encendida compuesta por ellas.
Generalmente se acepta que solo los organismos biológicos son capaces de tal integración. Para probar si los objetos inanimados pueden adaptarse y ganar experiencia, Tononi, junto con un equipo de neurocientíficos, desarrolló un modelo de computadora que se asemeja a un juego de arcade para una consola retro. Los sujetos fueron 300 "animats" - unidades de 12 bits con inteligencia artificial básica, simulación de los sentidos y del aparato locomotor. Cada uno de ellos recibió instrucciones generadas al azar para trabajar partes del cuerpo y todos fueron lanzados a un laberinto virtual. Una y otra vez, los investigadores seleccionaron y copiaron las animaciones que mostraban la mejor coordinación. La siguiente generación heredó el mismo código de los "padres". Su tamaño no cambió, pero se le introdujeron "mutaciones" digitales aleatorias que podrían fortalecer, debilitar o complementar las conexiones entre el "cerebro" y las "extremidades". Como resultado de esta selección natural, después de 60 mil generaciones, la eficiencia de paso del laberinto entre los animales aumentó del 6 al 95%.
Los animats tienen una ventaja sobre los virus: pueden moverse de forma independiente. Los virus tienen que moverse de un transportador a otro en los asientos de los pasajeros en la saliva y otras secreciones fisiológicas. Pero tienen más posibilidades de aumentar el nivel de φ. Aunque solo sea porque las generaciones virales se reemplazan más rápido. Una vez en una célula viva, el virus la obliga a producir hasta 10,000 copias genéticas por hora. Sin embargo, hay una condición más: para integrar la información al nivel de conciencia, se necesita un sistema complejo.
¿Qué tan complejo es un virus? Veamos el ejemplo del nuevo coronavirus SARS-CoV-2, el culpable de la pandemia actual. En forma, parece una mina marina con cuernos. Afuera: una capa lipídica esférica. Se trata de grasas y sustancias similares a las grasas que deben protegerlo de daños mecánicos, físicos y químicos; son ellos los que se destruyen con jabón o desinfectante. En el sobre está la corona que le dio su nombre, es decir, los procesos espinales de las proteínas S, con la ayuda de los cuales el virus ingresa a la célula. Debajo de la envoltura hay una molécula de ARN: una cadena corta con 29.903 nucleótidos. (A modo de comparación: hay más de tres mil millones de ellos en nuestro ADN). Una construcción bastante simple. Pero un virus no necesita ser complejo. Lo principal es convertirse en un componente clave de un sistema complejo.
El bloguero científico Philip Bouchard compara los virus con los piratas somalíes que secuestran un enorme petrolero en un bote diminuto. Pero, en esencia, el virus se parece más a un programa informático ligero comprimido por un archivador. El virus no necesita todo el algoritmo de control de la célula capturada. Un código corto es suficiente para que todo el sistema operativo de la celda funcione. Para esta tarea, su código está idealmente optimizado en el proceso de evolución. Se puede suponer que el virus "revive" dentro de la célula sólo en la medida en que lo permitan los recursos del sistema. En un sistema simple, puede compartir y controlar los procesos metabólicos. En un complejo (como nuestro cuerpo), puede utilizar opciones adicionales, por ejemplo, para lograr un nivel de procesamiento de información que, según el modelo de Tononi, roza la vida inteligente.
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¿Qué quieren los virus?
Pero, ¿por qué los virus lo necesitan en absoluto: sacrificarse, ayudarse unos a otros, mejorar el proceso de comunicación? ¿Cuál es su propósito si no son seres vivos?
Curiosamente, la respuesta está directamente relacionada con nosotros. En general, un virus es un gen. La tarea principal de cualquier gen es copiarse a sí mismo tanto como sea posible para propagarse en el espacio y el tiempo. Pero en este sentido, el virus no se diferencia mucho de nuestros genes, que también se preocupan principalmente por la conservación y replicación de la información registrada en ellos. De hecho, las similitudes son aún mayores. Nosotros mismos somos un poco virus. Aproximadamente un 8%. Hay tantos genes virales en nuestro genoma. ¿De dónde salieron de ahí?
Hay virus para los que la introducción de una célula huésped en el ADN es una parte necesaria del "ciclo de vida". Estos son retrovirus, que incluyen, por ejemplo, el VIH. La información genética de un retrovirus está codificada en una molécula de ARN. Dentro de la célula, el virus inicia el proceso de hacer una copia de ADN de esta molécula y luego la inserta en nuestro genoma, convirtiéndola en un transportador para ensamblar sus ARN basados en esta plantilla. Pero sucede que la célula suprime la síntesis de ARN viral. Y el virus, incrustado en su ADN, pierde la capacidad de dividirse. En este caso, el genoma viral puede convertirse en un lastre genético que se transmite a nuevas células. La edad de los retrovirus más antiguos, cuyos “restos fósiles” se han conservado en nuestro genoma, es de 10 a 50 millones de años. A lo largo de los años de evolución, hemos acumulado alrededor de 98 mil elementos retrovirales que alguna vez infectaron a nuestros antepasados. Ahora componen de 30 a 50 familias, que se subdividen en casi 200 grupos y subgrupos. Según los cálculos de genetistas, el último retrovirus que logró formar parte de nuestro ADN infectó a la población humana hace unos 150 mil años. Entonces nuestros antepasados sobrevivieron a una pandemia.
¿Qué están haciendo los virus reliquia ahora? Algunos no se muestran de ninguna manera. O eso nos parece a nosotros. Otros funcionan: protegen al embrión humano de infecciones; Estimular la síntesis de anticuerpos en respuesta a la aparición de moléculas extrañas en el organismo. Pero, en general, la misión de los virus es mucho más significativa.
Cómo se comunican los virus con nosotros
Con la aparición de nuevos datos científicos sobre la influencia del microbioma en nuestra salud, comenzamos a darnos cuenta de que las bacterias no solo son dañinas, sino también útiles y, en muchos casos, vitales. El siguiente paso, escribe Joshua Lederberg en The History of Infections, debería ser romper el hábito de demonizar los virus. Realmente a menudo nos traen enfermedad y muerte, pero el propósito de su existencia no es la destrucción de la vida, sino la evolución.
Como en el ejemplo de los bacteriófagos, la muerte de todas las células del organismo huésped suele significar la derrota del virus. Las cepas hiperagresivas que matan o inmovilizan a sus huéspedes con demasiada rapidez pierden su capacidad de propagarse libremente y se convierten en ramas sin salida de la evolución. En cambio, las cepas más "amistosas" tienen la oportunidad de multiplicar sus genes. “A medida que los virus evolucionan en un nuevo entorno, generalmente dejan de causar complicaciones graves. Esto es bueno para el organismo huésped y para el virus mismo”, dice el epidemiólogo de Nueva York Jonathan Epstein.
El nuevo coronavirus es tan agresivo porque solo recientemente rompió la barrera entre especies. Según el inmunobiólogo Akiko Iwasaki de la Universidad de Yale, "cuando los virus entran por primera vez en el cuerpo humano, no comprenden lo que está sucediendo". Son como animadores de primera generación en un laberinto virtual. Pero no somos mejores. Cuando se enfrenta a un virus desconocido, nuestro sistema inmunológico también puede salirse de control y responder a la amenaza con una "tormenta de citocinas", una inflamación innecesariamente poderosa que destruye los propios tejidos del cuerpo. (Es precisamente esta reacción exagerada de la inmunidad la que causa muchas muertes durante la pandemia de gripe española de 1918). adaptarse a ellos, y a ellos, a nosotros.
Ejercemos una influencia evolutiva entre nosotros, no solo como factores ambientales. Nuestras células están directamente involucradas en el ensamblaje y modificación de ARN virales. Y los virus están en contacto directo con los genes de sus portadores, introduciendo su código genético en sus células. El virus es una de las formas en que nuestros genes se comunican con el mundo. A veces, este diálogo da resultados inesperados.
La aparición de la placenta, la estructura que conecta al feto con el cuerpo de la madre, se ha convertido en un momento clave en la evolución de los mamíferos. Es difícil imaginar que la proteína sinnticina requerida para su formación esté codificada por un gen que no es más que un retrovirus "domesticado". En la antigüedad, un virus utilizaba la sinnticina para destruir las células de los organismos vivos.
La historia de nuestra vida con virus está dibujada por una guerra sin fin o una carrera armamentista, escribe la antropóloga Charlotte Bivet. Esta epopeya se construye de acuerdo con un esquema: el origen de la infección, su propagación a través de una red global de contactos y, como resultado, su contención o erradicación. Todas sus tramas están asociadas con la muerte, el sufrimiento y el miedo. Pero hay otra historia.
Por ejemplo, la historia de cómo obtuvimos el gen neuronal Arc. Es necesario para la plasticidad sináptica: la capacidad de las células nerviosas para formar y fijar nuevas conexiones nerviosas. Un ratón en el que este gen está desactivado no es capaz de aprender y formar memoria a largo plazo: habiendo encontrado queso en el laberinto, olvidará el camino al día siguiente.
Para estudiar los orígenes de este gen, los científicos han aislado las proteínas que produce. Resultó que sus moléculas se ensamblan espontáneamente en estructuras que se asemejan a las cápsides virales del VIH: envolturas de proteínas que protegen el ARN del virus. Luego se liberan de la neurona en las vesículas de la membrana de transporte, se fusionan con otra neurona y liberan su contenido. Los recuerdos se transmiten como una infección viral.
Hace 350-400 millones de años, un retrovirus entró en el organismo de los mamíferos, cuyo contacto llevó a la formación de Arc. Ahora, este gen similar a un virus está ayudando a nuestras neuronas a realizar funciones mentales superiores. Puede ser que los virus no adquieran conciencia a través del contacto con nuestras células. Pero en la dirección opuesta, funciona. Al menos funcionó una vez.
Autor: Sergey Pankov
