El descubrimiento científico de que los virus se mueven con frecuencia e inesperadamente de una especie a otra está cambiando nuestra comprensión de su historia evolutiva y podría tener consecuencias preocupantes en forma de nuevas enfermedades.
Cuando se forman nuevas especies, ¿de dónde provienen sus virus? Los virus, que son poco más que una manada de material genético de pastoreo libre, necesitan desesperadamente las estructuras celulares y los recursos de sus huéspedes para reproducirse una y otra vez. Un virus sin anfitrión no es nada.
Debido a esta dependencia, algunos virus permanecen leales a sus anfitriones a lo largo de la evolución, mutando y cambiando ligeramente cada vez que el anfitrión se transforma en una nueva especie. Este proceso se llama co-divergencia. Los humanos y los chimpancés, por ejemplo, tienen virus de la hepatitis B ligeramente diferentes, y ambos probablemente mutaron de la versión que infectó al ancestro común de los humanos y los simios hace más de cuatro millones de años.
Otra opción, llamada transición entre especies, ocurre cuando un virus migra a un tipo de hospedador completamente nuevo que no tiene nada que ver con el anterior. Este tipo de evolución viral está asociado con nuevas enfermedades graves como la influenza aviar, el VIH, el Ébola y el SARS. Y dado que tales enfermedades son extremadamente peligrosas, tenemos suerte de que la transición entre especies sea algo bastante raro.
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Sin embargo, recientemente, cuando los científicos en Australia realizaron el primer estudio de la evolución a largo plazo de miles de virus diferentes, llegaron a la sorprendente conclusión de que la transición entre especies es mucho más importante y ocurre con mucha más frecuencia de lo que imaginamos. El cambio de especies es la fuerza impulsora detrás de la mayoría de las principales neoplasias evolutivas en virus. Mientras tanto, la co-divergencia está menos extendida de lo que esperábamos y principalmente provoca cambios graduales.
“Han demostrado de manera muy convincente que la co-divergencia es la excepción y no la regla”, dijo la bióloga evolutiva Pleuni Pennings, profesora asistente en la Universidad de San Francisco y no involucrada en el estudio australiano.
Estos hallazgos de ninguna manera significan que las nuevas enfermedades que surgen de la transición entre especies sean una amenaza más seria e inminente de lo que la medicina suponía. Sin embargo, muestran que la dinámica evolutiva de los virus puede ser sorprendentemente compleja. Si los científicos subestimaron la frecuencia de la transición de virus a nuevos huéspedes, entonces, en este caso, se convierte en una prioridad muy importante estudiar qué virus son más propensos a esto.
Hay muchas razones por las que es poco probable que los saltos entre especies tengan un impacto significativo en la evolución de los virus. Los obstáculos que impiden que un virus se transmita con éxito a un huésped de otra especie son muy graves y formidables. Si el virus es incapaz de manipular el material genético del huésped y reproducirse, entonces este es un callejón sin salida, el final de una rama. El virus puede necesitar muchos intentos para infectar a un nuevo huésped, lo que ha estado produciendo durante décadas o incluso más, acumulando las mutaciones correspondientes en este momento. Hace esto hasta que se afirma y comienza a multiplicarse y extenderse.
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La primavera pasada, por ejemplo, un grupo de biólogos e investigadores biomédicos dirigido por Susan VandeWoude, profesora de medicina comparada en la Universidad de Colorado, dio un ejemplo de lo que podría llamarse una transición interespecies incompleta. Vandewood investiga los lentivirus. Este es el tipo de retrovirus al que pertenece el VIH. Sus portadores son pumas y linces rojos norteamericanos. La profesora, junto con su equipo de investigación, encontraron constantemente un cierto lentivirus del lince rojo en un puma en California y Florida. Pero cada vez los datos genéticos indicaron que este virus apareció como resultado del contacto de un puma con un lince infectado, digamos, cuando el puma se comió un lince, y no de otro puma infectado que lo propagó. La concentración del virus en pumas también fue baja, lo que indica queque el virus es difícil de reproducir.
En resumen, el virus entró en un nuevo huésped felino, pero el organismo del huésped no era muy adecuado para el parásito y no pudo asentarse en él correctamente. “En muchas de las transiciones, no hubo evidencia de que el nuevo virus se estuviera multiplicando en los pumas”, señala Vandewood. (Por el contrario, el equipo de Vandewood descubrió que una cierta forma del virus del lince migró a las panteras de Florida, que transmitieron la variante que se habían adaptado). Debido a que las transiciones de lentivirus de una especie felina a otra ocurren con tanta frecuencia, puede mutar con bastante fuerza con el tiempo, después de lo cual el puma se convertirá en un hábitat adecuado para él. Pero hasta ahora esto no ha sucedido, aunque hubo muchas oportunidades de este tipo.
Además, cuando los virus saltan con éxito de una especie a otra, pueden convertirse en víctimas de su propio éxito. Esto se aplica principalmente a pequeñas poblaciones aisladas (así es como nacieron muchas especies nuevas). Los virus peligrosos pueden destruir muy rápidamente los hosts disponibles, después de lo cual desaparecen por sí solos.
Por esta razón, los virólogos pueden decir con un alto grado de confianza que incluso si los saltos entre especies durante un amplio período de tiempo ocurren con frecuencia, la co-divergencia de virus y sus huéspedes puede ser la norma. Pero hay poca evidencia experimental que apoye esta suposición. “La co-divergencia ideal es uno de esos fenómenos sobre los que puedes aprender. Pero si intenta encontrar buenos ejemplos de este tipo de co-divergencia, resulta que son muy, muy raros”, dice Pennings.
El profesor de biología de la Universidad de Sydney, Edward Holmes, y sus colegas australianos decidieron resolver este misterio. Utilizando datos sobre el genoma viral, reconstruyeron la historia evolutiva de 19 familias virales importantes, cada una de las cuales contiene de 23 a 142 virus que habitan en una variedad de huéspedes, desde mamíferos hasta peces y plantas. Crearon esquemas filogenéticos (evolutivos) para familias de virus y para su especie huésped, y luego los compararon. Los científicos razonaron de la siguiente manera: si un virus básicamente se desvía conjuntamente con su anfitrión, evolucionando con él, entonces, en este caso, el esquema filogenético del virus debería ser similar al esquema de su anfitrión, ya que los ancestros del virus deben haber infectado a los ancestros del anfitrión. Pero si el virus salta de un host a otro,los patrones evolutivos de anfitriones y virus se verán diferentes. ¿Qué tan diferente es? Depende del número de transiciones entre especies.
En su trabajo, publicado en la revista PLOS Pathogens, informaron que en las 19 familias de virus, las transiciones entre especies eran generalizadas. Holmes dijo que no le sorprendió que todas las familias virales que estudiaron parecieran estar dando saltos entre especies. Pero le sorprendió la frecuencia con la que dieron esos saltos a lo largo de su historia. “Todos lo hacen”, dijo Holmes. "Y esto es algo fuera de lo común".
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Refiriéndose a la pregunta de por qué los científicos no se habían dado cuenta previamente de cuán importantes son las transiciones interespecíficas para la evolución del virus, Holmes explicó que en el pasado, los autores de estudios filogenéticos a menudo han considerado el problema de manera demasiado estrecha, estudiando un número bastante pequeño de especies hospedadoras y virus, y haciéndolo en un período de tiempo reducido. … En 10 o 20 años, es posible que no obtenga un salto entre especies. “Y en un millón de años esto definitivamente ha sucedido”, dijo Holmes.
Su enfoque innovador "proporciona información sobre las relaciones a largo plazo entre huéspedes y virus", dijo John Denn, profesor asociado de biología en Queens College, del estudio.
La observación de los virus de ARN de Holmes y sus colegas ayudó a comprender cómo y por qué ocurren las transiciones entre especies (que usan ARN como material genético). Concluyeron que estos virus cruzan especies con mucha más frecuencia que los virus de ADN (que usan ADN). "Esto probablemente se deba al hecho de que tienen una tasa de mutación más alta", dijo Vandewood. Con una combinación de un genoma más pequeño y una tasa de mutación más alta, el virus de ARN tiene más posibilidades de adaptarse al entorno del nuevo huésped.
Además, Holmes explica esta tendencia por los diferentes ciclos de vida de los virus de ARN y ADN. Las infecciones con participación de virus ARN suelen ser difíciles, pero de corta duración, es decir, la enfermedad aparece y desaparece con bastante rapidez, como es el caso de la gripe o el resfriado común. Esta fugacidad lleva al hecho de que el virus puede perder la oportunidad de convertirse en parte de la especie huésped emergente. “En un virus peligroso, el efecto dañino dura días o semanas”, dice Holmes. “Y en promedio, la co-divergencia en tales casos es rara. Es solo que el virus desaparece bastante rápido.
Pero las infecciones que involucran el virus del ADN suelen ser crónicas. Cuando una parte de la población de huéspedes se desvía de su forma típica para crear una nueva especie, es más probable que se lleve el virus, ya que muchos más huéspedes están infectados. Por tanto, aumenta la probabilidad de co-divergencia entre el virus y su nuevo huésped.
El estilo de vida del anfitrión también juega un papel en la transición de los virus y en la co-divergencia de estos saltos entre especies. “Sabemos que el tamaño y la densidad de la población de hospedadores son muy importantes, y ese factor determina cuántos virus portan”, dice Holmes. Cita a los murciélagos como ejemplo. Los murciélagos tienden a portar una gran cantidad de virus diferentes, pero esto se debe en parte al hecho de que hay una gran cantidad de murciélagos. Es más probable que poblaciones tan grandes contraigan el virus. “Hay una regla ecológica muy simple: cuantos más huéspedes, más virus peligrosos pueden transportar”, señala Holmes. "Es solo que el virus tiene más posibilidades de encontrar un huésped vulnerable".
En 1975, Francis L. Black de la Universidad de Yale escribió un artículo de investigación que proporcionó una comprensión profunda de cómo la dinámica de la población huésped afecta las enfermedades humanas. Habiendo estudiado las comunidades bastante aisladas y pequeñas de los aborígenes del Amazonas, los científicos han descubierto que las infecciones virales crónicas en estas personas ocurren con bastante frecuencia, pero las infecciones agudas están en su mayoría ausentes. El aislamiento protege a estas tribus de nuevos virus. Aquellos pocos virus peligrosos que sin embargo penetraron en las comunidades indígenas pronto se extinguieron. Tenían pocos huéspedes para sobrevivir y, por lo tanto, los virus desaparecieron con bastante rapidez.
El hallazgo de que las transiciones interespecíficas ocurren con frecuencia puede causar una preocupación considerable, ya que están asociadas con nuevas enfermedades peligrosas. En el pasado, hubo muchos saltos y ocurrieron con frecuencia. Entonces, ¿qué nos depara el futuro? ¿Lo mismo, pero en grandes cantidades?
No es necesario. "Las estadísticas de las transiciones entre especies del pasado no siempre predicen con precisión el futuro, especialmente cuando se trata de humanos", dice Pennings. Nuestro estilo de vida actual también es diferente de cómo vivía la gente hace solo unos siglos y, por lo tanto, el riesgo de contraer nuevas enfermedades parece ser diferente para nosotros.
Una persona también es portadora de una gran cantidad de virus. Nuestras poblaciones son demasiado grandes y somos increíblemente móviles, lo que significa que transmitimos virus con bastante facilidad y sencillez a nuevos huéspedes susceptibles. “Hacemos muchas cosas que aumentan las posibilidades de transmisión de virus. Nos encanta meter la nariz en lugares a los que no deberíamos ir, nos arriesgamos con demasiada frecuencia, comemos lo que no deberíamos comer, dice Vandewood. "Probablemente somos los peores infractores de las reglas y, por lo tanto, la mayoría de las veces nos convertimos en objetos de saltos entre especies, simplemente porque a veces cometemos locuras".
Tales actos locos a menudo conducen a colisiones con otras especies. Cuanto más a menudo hacemos esto, más expuestos estaremos a nuevos virus. Las especies con las que entramos en contacto con mayor frecuencia nos ponen en peligro. "Es más probable que nos infectemos con algo de ratones que de tigres", dice Pennings.
Sin embargo, más investigaciones sobre la historia de la evolución de los virus ayudarán a los científicos a comprender si hay especies a las que deberíamos prestar más atención como fuentes de nuevas infecciones. (Los epidemiólogos ya están monitoreando de cerca los virus transmitidos de las aves de corral a los humanos, porque temen la gripe aviar). Los virus de plantas, peces y mamíferos probablemente sean igual de peligrosos para los humanos. Es igualmente posible que en la investigación para predecir la próxima epidemia, los científicos limiten su enfoque a unos pocos grupos de alto riesgo.
Holmes tiene un punto de vista diferente. "No creo que los pronósticos en este caso puedan ser efectivos", dice. "Entiendo por qué se hace esto, pero la cantidad de virus nuevos que estamos detectando es enorme y, por lo tanto, los pronósticos en este caso son simplemente inadecuados".
Afortunadamente, este tipo de análisis se ha vuelto más fácil con el advenimiento y desarrollo de la metagenómica, como se llama la rama de la genómica, que estudia no el genoma de un organismo individual, sino la totalidad de la información genómica obtenida del medio ambiente. Como parte de dicha investigación, Holmes y sus colegas seleccionan secuencias genómicas de una variedad de bases de datos disponibles. No necesitan muestras físicas de virus, y esto en sí mismo es una innovación en el campo de la investigación. "La virología se está moviendo a una nueva etapa en la que la metagenómica se puede utilizar para muestrear masivamente para ver qué hay allí", dice Holmes.
También señala que en la actualidad hay más información disponible sobre virus y, por lo tanto, los esquemas filogenéticos creados por él y sus colegas en un futuro próximo sufrirán cambios importantes. “En tres años, estos esquemas serán mucho más completos, porque encontraremos muchas muestras nuevas de estos virus”, promete Holmes.
Mallory Locklear
