Nuevo estudio evidencia que los virus están vivos

Hasta ahora, los virus han sido difíciles de clasificar, dijeron en la Universidad de ciencias de los cultivos de Illinois y Carl Woese R. Instituto de Biología Genómica el profesor Gustavo Caetano-Anollés, quien dirigió el nuevo análisis con el estudiante graduado Arshan Nasir. En su último informe, el Comité Internacional de Taxonomía de Virus reconoce siete órdenes de virus, en función de sus formas y tamaños, estructura genética y los medios de reproducción.

“Bajo esta clasificación, las familias virales que pertenecen al mismo orden probablemente se han ido distanciando de un virus ancestral común“, escribieron los autores. “Sin embargo, sólo 26 (de 104) familias virales han sido asignados a una orden y las relaciones evolutivas de la mayoría de ellos siguen sin estar claros.”

Parte de la confusión se debe a la abundancia y diversidad de los virus. Menos de 4.900 virus se han identificado y secuenciado hasta el momento, a pesar de que los científicos estiman que hay más de un millón de especies virales. Muchos virus son pequeños – significativamente más pequeños que las bacterias u otros microorganismos – y contienen sólo un puñado de genes. Otros, como los mimiviruses recientemente descubiertos, son enormes, con genomas más grandes que las de algunas bacterias.

El nuevo estudio se centró en el vasto repertorio de estructuras de proteínas, llamado “pliegues”, que están codificadas en el genoma de todas las células y virus. Los pliegues son los pilares estructurales de las proteínas, dándoles sus formas complejas tridimensionales. Mediante la comparación de las estructuras de pliegue a través de diferentes ramas del árbol de la vida, los investigadores pueden reconstruir la historia evolutiva de los pliegues y de los organismos cuyos genomas y código para ellos.

Los investigadores decidieron analizar la proteína que se pliega porque las secuencias que codifican genomas virales están sujetos a cambios rápidos; sus altas tasas de mutación pueden ocultar las señales evolutivas profundas, dijo Caetano-Anollés. Pliegues de proteínas son mejores marcadores de eventos antiguos porque sus estructuras tridimensionales se puede mantener incluso cuando las secuencias que codifican para ellas comienzan a cambiar.

Hoy en día, muchos virus – incluyendo los que causan la enfermedad – pueden hacerse cargo de la maquinaria de construcción de proteínas de las células huésped para hacer copias de sí mismos que luego se extenderá a otras células. Los virus a menudo insertan su propio material genético en el ADN de sus anfitriones. De hecho, los restos de antiguas infiltraciones virales son ahora características permanentes de los genomas de la mayoría de los organismos celulares, incluidos los humanos. Esta habilidad para mover el material genético alrededor puede ser evidencia de la función primordial de los virus ‘como “propagadores de la diversidad”, dijo Caetano-Anollés.

Los investigadores analizaron todos los pliegues conocidos en 5.080 organismos que representan todas las ramas del árbol de la vida, incluyendo 3.460 virus. Con el uso de métodos bioinformáticos de avanzada, se identificaron 442 proteínas pliegues que son compartidos entre las células y los virus, y 66 que son únicos a los virus.

“Esto te dice que se puede construir un árbol de la vida, porque has encontrado una multitud de características de los virus que tienen todas las propiedades que las células “, dijo Caetano-Anollés. “Los virus también tienen componentes únicos, además de los componentes que se comparten con las células.”

De hecho, el análisis reveló secuencias genéticas en los virus que son diferentes a todo lo visto en las células. Esto contradice una hipótesis que los virus han capturado la totalidad de su material genético de las células. Este y otros hallazgos también apoyan la idea de que los virus son “creadores de la novedad“, dijo.

Utilizando los datos de proteínas aveces disponible en las bases de datos en línea, Nasir y Caetano-Anollés utilizan métodos computacionales para construir árboles de la vida que incluían virus.

Los datos sugieren “que los virus se originaron a partir de múltiples células antiguas … y coexistieron con los ancestros de las células modernas”, escribieron los investigadores. Estas células antiguas probablemente contenían genomas de ARN segmentados, dijo Caetano-Anollés.

Los datos también sugieren que en algún momento de su historia evolutiva, no mucho después que la vida celular moderna surgió, la mayoría de los virus adquirieron la capacidad de encapsularse a sí mismos en las capas de proteína que protegían sus cargas genéticas, lo que les permite pasar parte de su ciclo de vida fuera de las células huésped y la propagación, dijo Caetano-Anollés. Los pliegues de proteínas que son únicas a virus incluyen aquellos que forman estas cápsides virales “.”

“Estas cápsides se hicieron más y más sofisticados con el tiempo, permitiendo que los virus se vuelvan infecciosos a las células que les habían resistido previamente”, dijo Nasir. “Este es el sello de parasitismo.”

Algunos científicos han argumentado que los virus son entidades vivientes, trozos de ADN y ARN derramadas por la vida celular. Ellos apuntan al hecho de que los virus no son capaces de replicarse (reproducir) en el exterior de las células huésped, y se basan en maquinaria de construcción de proteínas de células para funcionar. Pero mucha evidencia apoya la idea de que los virus no son tan diferentes de las demás entidades vivientes, dijo Caetano-Anollés.

“Muchos organismos requieren otros organismos para vivir, incluyendo bacterias que viven dentro de las células, y hongos que se dedican a las relaciones parasitarias obligados – que dependen de sus anfitriones para completar su ciclo de vida”, dijo. “Y esto es lo que los virus hacen.”

El descubrimiento de los mimiviruses gigantes en la década de 2000 desafió las ideas tradicionales sobre la naturaleza del virus, dijo Caetano-Anollés.

“Estos virus gigantes no eran el pequeño virus del Ébola, que tiene sólo siete genes. Estos son enormes en tamaño y masiva en el repertorio genómico”, dijo. “Algunos son tan grandes físicamente y con genomas que son tan grandes o más grandes que las bacterias que son parásitos.”

Algunos virus gigantes también tienen genes para proteínas que son esenciales para la traducción, el proceso por el cual las células leen las secuencias de genes para construir proteínas. La falta de maquinaria de traducción en los virus una vez que fue citado como justificación para clasificarlos como no vivos, dijo.

“Esto no es más”, dijo Caetano-Anollés. “Los virus ahora merecen un lugar en el árbol de la vida. Obviamente, hay mucho más de los virus de lo que se pensaba.”