¿Hizo Dios a los virus patógenos?
Jerry Bergman, Ph.D. © 1999 por “Answers in Genesis”. Todos los derechos reservados.
Este artículo apareció originalmente en Vol. 13, No. 1 de “Creation Ex Nihilo Technical Journal”, una revista publicada por “Answers in Genesis”. Traducido por Juan A. Montaño Hirose.
Se presenta una revisión sobre la estructura, función y papel de los virus en la ecología. Se concluye que los virus son entidades no vivientes, similares a las semillas y esporas cuyas funciones incluyen el llevar genes de una planta o animal a otro. Los virus son parte de un sistema que ayuda a producir la diversidad que es crítica para la vida y, muy importante, llevan la resistencia a la enfermedad de un organismo a otro. La mayoría de los virus vive en su hospedero sin causarle problemas. La patogenicidad es evidencia de que algo salió mal, una mutación o el movimiento accidental de genes, y no evidencia de un sistema diseñado deliberadamente para causar enfermedad y sufrimiento a los humanos.
Introducción
La línea principal del razonamiento utilizado para atacar el punto de vista creacionista es “¿por qué un Dios benévolo crearía organismos patógenos cuya única función parece ser causar enfermedad y sufrimiento?”. La historia de Noé y el diluvio es criticada con frecuencia con el argumento de que Dios debió haber querido virus patógenos en el mundo: porque ellos existen hoy, Dios debió haberlos colocado en el arca (1). Un evolucionista resumió este punto de vista como sigue: “Aunque podemos encontrar mucha belleza en las plantas y animales de este mundo, así como en el propio planeta físico, también hay mucha fealdad. La belleza y la fealdad son, por supuesto, percepciones humanas, como lo es la creencia de que es necesario un Creador inteligente para explicar la existencia y naturaleza del mundo. Se pueden citar innumerables ejemplos de realidades biológicas francamente nauseabundas que son perfectamente comprensibles en términos de evolución, pero que no tienen sentido en términos de haber sido diseñadas por un Creador infinitamente inteligente, sabio y compasivo. Cada criatura viviente, incluyendo a las plantas, debe luchar contra los efectos devastadores de las enfermedades y de los parásitos. La mayoría de las bacterias y virus causantes de enfermedades, que existen en profusión enciclopédica, no tienen ningún “propósito” útil que no sea infectar otras criaturas y hacer sus vidas más difíciles y cortas” (2). La palabra “virus” trae a la cabeza memorias de plagas virales tales como la de influenza de 1918 que mató hasta aproximadamente 20 millones de personas (3). La percepción del público común es que la única función de los virus es causar enfermedades. Entre las muchas enfermedades comunes causadas por los virus se encuentran el resfriado común, la hepatitis B, herpes, fiebre amarilla, meningitis viral, sarampión, mononucleosis, paperas, rabia, polio, herpes zoster, viruela, papilomas, pneumonía viral, SIDA y algunos cánceres. Los virus también pueden producir problemas de salud al influenciar al sistema inmune a atacar el cuerpo, lo que resulta en enfermedades autoinmunes como la diabetes, lupus erythematosus, esclerosis múltiple y artritis reumatoide. Los virus también pueden causar enfermedades autoinmunes al dejar parte de su ADN en el hospedero y causar que las proteínas virales se expresen en la membrana celular. Cuando estas células se reproducen, la progenie también posee estas proteínas virales. Los leucocitos pueden confundir estas células propias como extrañas y atacarlas equivocadamente. En las infecciones por hepatitis B, el ataque del sistema inmune ocasiona mayor daño hepático en los hepatocitos infectados que el virus en sí. Los virus también han sido implicados en algunos cánceres como la leucemia y también son un flagelo para los agricultores, al infectar tanto al ganado como a las cosechas. Aunque los virus fueron descubiertos al terminar el siglo XIX, la investigación actualmente ha encontrado una cantidad substancial de evidencia de que ellos juegan diversos papeles principales en la ecología y que de hecho son esenciales para la vida. Sin los virus, sería imposible la revolución genética que estamos experimentando actualmente. Los virus tienen muchas funciones benéficas que apenas estamos empezando a investigar y a entender.
Los científicos descubrieron y estudiaron por primera vez esta misteriosa forma de “vida” al inicio del siglo XX. Los investigadores encontraron que si el extracto fluido de ciertos animales y plantas enfermos era disuelto en un solvente y pasado a través de los filtros más finos conocidos entonces (frecuentemente placas de cerámica desvitrificada), el filtrado todavía causaba la enfermedad (4). El científico ruso Dmitri Ivanovski encontró que el filtrado de una sección de una hoja infectada con la enfermedad del mosaico del tabaco infectaba a plantas sanas (5). El botánico holandés Martinus Bijerinck llamó a este fluido infeccioso contagium vivum fluidum. Este fluido contenía agentes que actualmente son conocidos como virus, la palabra latina de veneno. Al principio, muchos investigadores asumieron que la enfermedad debía haber sido causada por toxinas. Bijerinck reprobó esta teoría al mostrar que la savia podía transmitir sucesivamente la enfermedad en toda su virulencia a lo largo de un gran número de generaciones de plantas. Esto indicaba que el agente de la enfermedad se estaba multiplicando en la planta, pues de lo contrario, se hubiera vuelto cada vez más débil conforme se diseminaba a cada nueva generación de planta. Otros especularon que esporas bacterianas menores que aquéllas que se habían descubierto eran la causa de la enfermedad. Eventualmente se descubrió que el acusado era una forma de “vida” no celular que podía difundirse a través de las paredes y membranas celulares hacia el citoplasma. William Elford, del Instituto Nacional de Investigaciones Médicas de Londres, desarrolló una nueva tecnología de filtración en 1931 que ayudó a los investigadores a darse cuenta de qué tan extremadamente pequeños eran los virus (6). Ahora sabemos que comparar a un virus con una célula animal es como comparar una pelota de basquetbol con el Centro del Comercio Mundial (World Trade Center) de Nueva York. Fue solamente a partir de la década de los treintas, con la invención del microscopio electrónico, que los científicos pudieron realmente visualizar los virus. A mediados de la década de los treintas, Wendell Stanley, del Instituto Rockefeller, mezcló virus en un solvente el cual permitió que se evaporara y descubrió que se formaban cristales. El hecho de que se formaban cristales significaba que todas las unidades virales tenían casi idéntica forma, peso, carga y características químicas. Muchos virus, incluyendo a los de las familias Reoviridae, Parvoviridae e Iridoviridae son icosaedros regulares que tienen exactamente 20 caras triangulares, 12 vértices y 30 aristas (7). Esto es una clara evidencia de que los virus son diferentes a cualquier forma conocida de vida y recuerdan más a materia inanimada que animada. Algunos virus tienen forma isométrica, otros parecen largos tubos redondos y todavía otros tienen la apariencia de naves espaciales en miniatura. El debate sobre si los virus eran vivos o no vivos creció luego después del descubrimiento de Stanley. Actualmente reconocemos que los virus son portadores de genes exactamente como las lipoproteínas son las portadoras de colesterol/ácidos grados del sistema circulatorio del organismo.
Existen cinco siluetas morfológicas básicas de los virus: esférica, cilíndrica, ladrillo, bala y filamentosa. Los virus están contenidos en una cubierta proteica llamada cápside que frecuentemente está cubierta a su vez por una envoltura formada por fosfolípidos. La cápside puede ser icosaédrica o helicoidal. Una cápside icosaédrica está formada por 122 capsómeros, de los cuales 110 son hexámetros y 12 son pentámetros (8). La cápside alberga el ácido nucleico y otras estructuras que facilitan la preservación de los genes que contiene (9). El ácido nucleico puede estar formado por una cadena doble o simple de ADN o ARN. Los retrovirus están formados por ARN y requieren una enzima compleja llamada transcriptasa inversa para convertir el ARN en ADN. Finalmente, todos los virus contienen proteínas (que funcionan como antígenos) que se extienden de su superficie y pueden reconocer receptores específicos en las células hospederas. Algunos de los virus más complejos también tienen estructuras accesorias que les permiten adherirse a ciertos organismos. Estas estructuras incluyen una larga vaina parecida a un tubo, varias fibras que forman una cola y un inyector (10,11). Cada una de estas aparentemente simples estructuras es enormemente compleja y cada una está formada por ciento o miles de componentes. La investigación dedicada a entenderlas mantendrá la morfogénesis de T-4 (un bacteriófago o virus bacteriano) en la punta de la biología molecular aun bien entrado el siglo XXI (12). Los virus no poseen ninguna de las características de la vida – no crecen, no tienen células y vienen únicamente en modelos estándar con pocas, si acaso alguna, variaciones de las partes estándar. Carecen de las enzimas y organelos celulares necesarios para vivir y, en consecuencia, deben explotar los organelos de sus hospederos. Por esta razón, los virus son llamados “parásitos intracelulares obligados” y son “partículas infecciosas” más que organismos. La unidad infecciosa completa se llama virión. Las pocas enzimas que poseen frecuentemente están relacionadas con la transcripción y la replicación en la célula hospedera. Por lo general, se replican únicamente en su hospedero específico y frecuentemente en un solo órgano específico dentro del hospedero (como el hígado). Todos los miembros de un tipo viral por lo general son casi idénticos en todo excepto por las glicoproteínas externas (13). Es esta señal la que puede disparar una respuesta del sistema inmune del hospedero. Una vez que se percibió que los virus son portadores de genes, el siguiente paso fue determinar cómo llevan genes a otras células y los integran a su ADN. El contenido del paquete genético que permite a los virus realizar su papel fue otro campo de investigación. Cuando el papel de los virus se entendió mejor, los investigadores empezaron a tratar de explotarlos para la ventaja de los humanos. Esto dio origen a la revolución genética, incluyendo la tecnología del ADN recombinante y la terapia genética.
Los virus son los agentes infecciones más pequeños conocidos y miden desde 20 nm (nanómetros) para los parvovirus hasta 200 nm para vaccinia (el virus de la viruela vacuna utilizado para inmunizar a las personas). Comparados con las células animales, los virus son extremadamente pequeños – 50 millones de poliovirus pueden caber en una célula humana promedio (14). Una bacteria típica mide 1 mm de diámetro, mientras que un bacteriófago es 1/40 de 1 mm. La relación entre los virus y sus hospederos es compleja y generalmente empieza cuando un virus entra en contacto con una célula hospedadora potencial. Todas las formas de vida conocidas pueden ser infectadas por virus pero algunas formas de vida parecen menos susceptibles que otras, por ejemplo, se sabe que algunas especies de gimnospermas artrópodos son hospederos de virus (15).
La replicación viral comprende seis pasos básicos:
1. Adhesión. Los virus y todas las células animales contienen proyecciones, típicamente glicoproteínas, que permiten a un virus y una célula animal entrar en contacto y unirse mecánica y químicamente si existe compatibilidad. La cubierta proteica (o la envoltura lipídica, si está presente) debe adherirse a la membrana externa de la célula hospedera para infectarla. Para infectar a una célula, los ligandos en la superficie viral deben reconocer los receptores de la célula. Si este reconocimiento no es preciso, no puede haber adhesión y el contacto no resulta en penetración. Este reconocimiento generalmente es específico de especie; así, un virus específico solamente infectará a un animal o planta específicos. Sin embargo, algunos virus como los de la rabia y la influenza tienen un amplio rango de hospederos.
2. Penetración. Después de la adhesión, la mayoría de los virus son introducidos a la célula por confinamiento en la membrana celular. Este proceso se llama endocitosis y es el mismo proceso que la célula utiliza para introducir nutrientes. Sin embargo, también existen virus que pueden pasar directamente a través de los poros en la membrana celular del hospedero. También existen otros, como los bacteriófagos, que permanece fuera de la célula pero inyectan su ADN en las células.
3. Transfección. El ADN viral es unido a un sitio específico del ADN del hospedero por la integrasa. La enzima hace esto cortando el plásmido de ADN circular, luego uniéndolo en el nuevo ADN y reparando los dos sitios de unión.
4. Replicación y síntesis. El ADN o ARN viral dirige a la célula hospedera a producir copias de los ácidos nucleicos y proteínas virales, incluyendo enzimas.
5. Ensamblado. Una vez dentro de la célula, el virus puede implantar lo que podría ser relacionado con el equivalente biológico de una línea de ensamblado (16). En un tipo de fago, la cola se ensambla primero con la construcción de una proteína “andamio”. Luego se adicionan los bloques de construcción uno por uno. Este proceso de adición se detiene cuando otra proteína que actúa como “cinta de medida” determina que la cola tiene la longitud apropiada. Se produce entonces una señal que indica que la estructura está completa y la proteína “andamio” se despega para ser utilizada nuevamente para construir otras colas virales. Los herpes y otros virus vienen con sus “kits” propios para construir proteínas. La mayoría de los otros virus, como el del mosaico del tabaco, dependen casi totalmente de los “kits” celulares.
6. Liberación. Los nuevos virus son liberados de la célula para infectar otras células, diseminando aún más genes a otras células (17). Los retrovirus no pueden dañar a las células hasta que utilicen la transcriptasa inversa para convertir su ARN en ADN. El hospedero puede entonces integrar los genes virales en su propio ADN, produciendo así una copia del virus cada vez que se replique la célula. En este estado, el genoma de un fago se llama profago.
Algunos evolucionistas han lanzado la hipótesis de que los virus “evolucionaron” de las bacterias por selección natural. En este proceso, al convertirse en parásitos, perdieron todas las complejas estructuras proteicas que requieren las bacterias. Otros lanzaron la hipótesis de que los virus fueron la primera forma de vida, y que las bacterias evolucionaron de ellos (al igual que todas las otras formas de vida). El problema fatal con esta teoría es que los virus no son vivientes, y que para reproducirse y producir ATP. requieren de toda la compleja maquinaria celular presente en las células bacterianas. Otros científicos especulan que ocurrió una simbiosis inversa, y que los virus surgieron de partes celulares, como plásmidos bacterianos y otros organelos, y eventualmente evolucionaron a formas separadas de vida (18). Hasta hoy falta la evidencia para cualquiera de estas teorías. Tanto los plásmidos bacterianos como los virus contienen las secuencias de nucleótidos necesarias para iniciar la replicación. Mientras que estas estructuras son necesarias para la función de cada uno de ellos, no prueba la filogenia de ninguno. Además, todos los virus “ancestrales” descubiertos hasta ahora en ámbar “ancestral” y otros lugares son virus completamente desarrollados y funcionales.
La importancia de los virus está estrechamente relacionada con la de las bacterias. Según Margulis, los microorganismos han sido considerados por mucho tiempo “pequeños seres delicados [que] son principalmente gérmenes y patógenos” (19). En contraste con esta imagen pública, las bacterias son la base de nuestro sistema de vida. Ellas proporcionan nuestro fértil suelo y los gases de la atmósfera. Limpian nuestros suministros de agua, juegan un papel en la estabilización de la concentración de nitrógeno atmosférico, regulan la acidez o alcalinidad del ambiente edafológico, y así en lo general garantizan que nuestro mundo sea habitable (20). La visión que emerge actualmente de la relación normal entre virus y genes no es una de hospedero/invasor, sino una relación más parecida a la de las abejas llevando polen de flor a flor, causando así fertilización cruzada. Los virus no sólo llevan sus propios genes, sino también los de otras criaturas, especialmente de las bacterias (21). Aunque las bacterias pasan información genética de la una a la otra por medio de diversos procesos como la transferencia de pili, ahora se sabe que la transferencia viral es críticamente importante (22). Un papel crítico que juegan los virus se relaciona con el hecho de que las bacterias contienen un sistema genético constante y estable (el gran replicón), pero funcionan en el mundo adquiriendo e intercambiando un juego diverso de sistemas genéticos variables (varios pequeños replicones, incluyendo plásmidos y virus entre otros). Los pequeños replicones están físicamente separados del ADN bacteriano principal, llamado genoforo. Puede insertarse nuevo ADN en el genoforo; y generalmente se divide sincrónicamente con él, pero algo es capaz de empezar a replicarse de manera autónoma. Mathieu y Sonea afirman que los virus convierten a todas las bacterias en un “superorganismo” gigante, global, y que los virus “poseen un mecanismo notable para la creación e intercambio de material genético” (23). Una clase principal de genes que se intercambian son los que proporcionan resistencia a los antibióticos, junto con genes que permiten a las bacterias degradar toxinas (como las bifenil-policlorinadas) o convertir mercurio en formas menos nocivas (24). Esta habilidad es importante en el desarrollo de la resistencia a los antibióticos producida por otros organismos, permitiendo a las bacterias sobrevivir y ayudando a mantener el balance tan crítico para la ecología. Una categoría importante de pequeños replicones son los profagos, fagos y otros tipos de virus. Además, “todavía no se ha encontrado en la naturaleza una bacteria sin tal suplemento genético temporario” (25). Algunos replicones, especialmente los que no son útiles a las bacterias, eventualmente desaparecen. Este proceso se llamó “cura” alguna vez porque entonces los replicones se consideraban como elementos infecciosos dañinos. Ahora se sabe que el papel de estos virus es importante al conferir diversidad a las bacterias. Por esta razón, los virus son críticos para las bacterias, y las bacterias son críticas para la ecología (26). Para producir esta diversidad, “cada pequeño replicón puede visitar miles de cepas bacterianas diferentes, y cada célula bacteriana, aunque generalmente albergue sólo unos pocos pequeños replicones diferentes a cada vez, puede ser visitada por decenas o cientos de tipos diferentes” (27). Las bacterias están diseñadas para participar activamente en el intercambio genético por medio de diversos mecanismos complejos y elaborados. Uno de ellos es la transducción, donde fagos temperados inyectan su ADN en las bacterias (28). La investigación de laboratorio ha encontrado que la transducción puede diseminar genes bacterianos mucho más allá del lugar donde el virus incorporó los genes. Miller observó que: “... cuando una bacteria que lleva un nuevo gen entra en un hábitat, los bacteriófagos infectan esa célula y crean más partículas de bacteriófagos. Si cualquiera de estas partículas termina conteniendo un nuevo gen, ese gen puede ser pasado a la población bacteriana endémica. Este modelo es igualmente aplicable a la transducción de ADN cromosomal y plásmido. Hemos aislado bacterias y bacteriófagos de varios lagos y hemos demostrado que las bacterias en efecto comparten información genética por transducción en esos lugares. Muchos microbiólogos originalmente pensaban que la transducción no era una manera importante de intercambiar genes en el ambiente, porque requiere que interactúen virus y bacterias – de los cuales se pensaba que se encontraban presentes en bajas concentraciones. Pero... los bacteriófagos existen en muy altas concentraciones (frecuentemente 100 mil millones de partículas virales por mililitro) en aguas dulces y marinas. Estas observaciones han causado una nueva evaluación de la frecuencia de las interacciones, incluyendo transducción, que ocurre entre los bacteriófagos y sus hospederos” (29). La incorporación de plásmidos o profagos en los cromosomas bacterianos se llama transfección. La incorporación de genes únicamente por un portador viral o ADN libre se llama transformación. La transfección y la transformación no ocurren al azar, sino que son procesos muy controlados. Receptores específicos en la superficie determinan qué genes o paquetes de genes entran a la célula. Aunque existen varias maneras en las cuales los genes pueden ser transferidos de una bacteria a otra, la transferencia ocurre muy raramente por transfección. En casi todos los procariontes, ocurre comúnmente a través de la intermediación de una forma infecciosa de profago, el bacteriófago o fago temperado (30). Los plásmidos rara vez se integran en un cromosoma bacteriano, sino que permanecen como genes “libros móviles”, que circulan y se utilizan cuando se necesitan, si no, son descartados. No todos los virus tienen esta función; muchos pueden tener alguna función totalmente desconocida en el mundo natural. La constatación de que algunas clases de virus tenían un papel más amplio en la vida comenzó una revolución en la biología. Utilizando la investigación anterior como guía, es posible que también descubramos papeles importantes en el mundo natural para las bacterias y virus existentes cuya función todavía no entendemos. Un fuerte argumento para el papel de portadores de genes (y otros papeles funcionales para los virus) es que los virus son comparativamente simples, mientras que las células son extremadamente complejas y tienen sistemas elaborados de defensa. Es lógico que las células tengan defensas elaboradas, ya que éstas son necesarias para prevenir que se asuma su dirección genética. Este es uno de los principales problemas con la teoría evolucionista. En palabras de Syvanen, “si los virus no fuera nada más que malas noticias, esperaríamos que las células se esforzaran por desenvolver resistencia contra ellos, y de hecho ellas expresan resistencia de algún modo, pero también parecen terriblemente receptivas en otros” (31).
Ahora entendemos que hemos simplificado demasiado el tradicional concepto de que los virus son invasores alienígenas que compiten contra los humanos en una lucha de vida o muerte por las instalaciones productivas de las células o aun que estamos equivocados. Normalmente no es lo mejor para un virus matar a su hospedero, ya que esto causa la “muerte” del virus. Los virus deben tener como reservorio una especie hospedera en la que puedan “vivir” permanentemente, o de lo contrario se extinguirían rápidamente. El virus del SIDA, por ejemplo, infecta algunos primates sin causarles enfermedad o muerte, y probablemente ha vivido en ellos en una relación comensal durante generaciones. El organismo hospedero debe tolerarlo muy bien – de hecho, algunos virus forman una relación simbiótica con sus hospederos. Evidentemente, actividades sexuales inapropiadas por parte de los humanos causaron la transferencia de un lentivirus de un mono a los humanos. Mientras que el VIH [virus de la inmunodeficiencia humana] vivía en los monos, no fue una amenaza para los humanos. El VIH en los monos (llamado VIS) [virus de la inmunodeficiencia simia], “no parece causar enfermedad en la mayoría de sus hospederos naturales”, y “las bacterias y virus que causan enfermedad hoy probablemente no siempre lo hicieron” (32). La misma situación también es verdadera en el caso de la sífilis (aparentemente originada en ovejas) y muchas otras enfermedades infecciosas. Los mandriles resisten la infección por el VIH, y durante años los investigadores han estado exponiendo a ciertos animales al virus sin conseguir infectarlos. Esto apoya el argumento de que los virus normalmente no, y no tienen por qué, causan enfermedad. Sólo si algo sale mal, como una mutación o un movimiento inadecuado accidental de los genes, ellos causan problemas. El Dr. Charles Stiles reconoció esto hace muchos años, cuando concluyó que “los gérmenes no fueron creados como son actualmente, sino que evolucionaron posteriormente a gérmenes... aquellos gérmenes fueron creados originalmente en forma diferente a la de gérmenes causantes de enfermedad” (33). Stilles afirma que los gérmenes se desarrollaron como resultado de la “desevolución” que ha ocurrido desde la creación. Se está acumulando evidencia que sugiere que la mayoría o todos los virus y bacterias dañinos son formas mutadas de no patógenos. Los organismos patógenos resultan de cambios genéticos, que rompen inadvertidamente la relación normal con sus hospederos. La difteria probablemente no es el único caso de un organismo inofensivo que se convierte en patógeno debido a genes de virulencia proporcionados por un profago o plásmido (34). El caso del Vibrio cholerae (el agente responsable por la enfermedad mortal conocida como cólera) ilustra esto. “Sólo una cepa de la especie bacteriana Vibrio cholerae ha causado tanta muerte y miseria. Esta cepa es conocida como 01 y produce una toxina que se adhiere a las células del intestino delgado, disparando una cascada de reacciones en las que las células bombean para fuera vastas cantidades de iones de cloro y agua – unos 20 litros por día. Si las sales y el agua no se reponen rápidamente, el paciente muere. Sorpresivamente, la mayoría de las cepas de V. cholerae son organismos inofensivos que viven y se multiplican en los ríos y el mar abierto. Sin embargo, en algún momento de su historia evolucionaria, la cepa 01 se volvió letal. ¿Qué causó esta transformación mortal? Un virus, según el microbiólogo Mathew Waldor. El y su colega John Mekalanos, descubrieron en Harvard el virus mientras estudiaban el segmento de ADN bacteriano que se sabía que incluía el gen llamado CTX, que codifica la toxina colérica. Ellos sospecharon que un virus había infectado a las bacterias con el gen, ya que los virus frecuentemente insertan su propio material genético en las bacterias (35). Investigadores posteriores confirmaron que la causa era un virus. Aunque los bacteriófagos son similares a todos los otros virus, existen algunas diferencias. Los virus cuya función es únicamente ser parásitos, son definidos por algunos investigadores como verdaderos virus, mientras que los bacteriófagos son definidos como no virus, ya que algunos no matan a la célula sino que insertan su ADN en el cromosoma bacteriano. Esta terminología pudo haber sido acuñada para evitar algunas de las connotaciones negativas de la palabra “virus”. También hay alguna evidencia de que los agentes infecciosos todavía llamados virus “portan genes favorables y aun ayudan en la evolución de los eucariontes”. La investigación necesaria para elucidar el origen de la patogenicidad es compleja, y el cuento de “cómo la una vez inofensiva bacteria del cólera obtuvo su toxina para convertirse en asesina es... el muy verdadero descubrimiento de años de sofisticado trabajo de detective molecular y sus implicaciones... El descubrimiento de CTX es sólo una de una serie de sorpresas que surgen en los últimos pocos meses a partir de estudios de los mecanismos de interacción de los microorganismos entre ellos mismos y con sus hospederos para causarles enfermedad. Desde la BSE (encefalopatía espongiforme bovina, de sus siglas en inglés: Bovine Spongiform Encephalopathy) al SIDA y la malaria, los investigadores se están confrontando a difíciles dudas sobre la evolución de la enfermedad” (36). Cuando se descubrieron las bacterias, pocos imaginaron que ellas jugaban un papel positivo tan crítico, como sabemos ahora que lo hacen en la ecología – y que lo mismo es también una verdad evidente para los virus (37). Aún más, los virus están por todos lados en abundancia. Un dato importante de la ciencia de la década pasada relata el descubrimiento por parte de biólogos marinos de que una proporción importante de la biomasa marina es microscópica y está formada por virus, bacterias, algas y protozoarios. “Una cucharadita de agua de mar puede contener más de mil millones de virus – 10,000 a 10 millones de veces más que lo estimado anteriormente. Los océanos del mundo son lo que los científicos de laboratorio llamarían un medio de cultivo, la mayor caja de Petri conocida por la humanidad. Puede haber millones de individuos de una sola especie en una onza de agua de mar, y presumiblemente jueguen un enorme papel en el ciclo del carbón del planeta. Si la Tierra está sufriendo el calentamiento global que el mundo está observando puede ser decidido por organismos que ni siquiera sabíamos que existieran. Bob Guillard del Laboratorio Bigelow de Ciencias Oceánicas en Marina observa: “Cien años de oceanografía, y el ser más abundante en el mundo no había sido reconocido por nadie” (38). Los humanos normalmente vivimos en un ambiente habitado por billones de microorganismos de hasta 300,000 especies diferentes. Las estimativas cuentan hasta 10,000 especies diferentes de bacterias y virus por gramo de suelo (39). Muchos animales marinos y terrestres también viven en un mundo de billones de virus, y a pesar de ello raramente desarrollar infecciones (40, 41). Se estima que de las células que forman parte o viven en un cuerpo humano, hasta 90% de ellas son microorganismos (42). Los microorganismos están en todas partes, encima, adentro o alrededor de nosotros. La evidencia indica que la presencia de virus no es, por sí misma, la principal causa de enfermedad. Esta evidencia viene de la investigación de animales que viven en ambientes que contienen un alto número de virus y bacterias. Un ejemplo que ha sido estudiado extensivamente es el tiburón. Mestel afirma: “Raramente se verá un tiburón enfermo en la naturaleza, aunque los océanos estén plenos de bacterias y virus...” (43). Esto es verdad a pesar del hecho de que los tiburones tienen sistemas inmunes simples que carecen de linfocitos T (un tipo de célula del sistema inmune presente en los animales), y por lo tanto rechaza apenas levemente los injertos de tejidos. Los tiburones también carecen de una respuesta compleja de anticuerpos como la exhibida por los humanos. Si se inocula una proteína extraña en un tiburón, él producirá anticuerpos que se unen a los antígenos extraños pero, en contraste con los humanos, la respuesta inmune no mejora con la repetición de las inoculaciones. Así, los tiburones no desarrollan memoria inmune. No debe sorprendernos que un mundo post-otoñal, la enfermedad sea el resultado de que “algo esté yendo mal”, como lo indican diversas líneas de investigación, específicamente la investigación sobre una serie de enfermedades “emergentes” que parecen... haber entrado a la población humana sólo recientemente. Y aquí, quizás más que en ningún otro lugar en el campo, abundan los mitos. Las teorías convencionales sostienen que, cuando un microorganismo se mueve de una especie a otra – como se cree que lo hizo el VIH – será más nocivo de lo que era en su hospedero original. Nuevamente, esto está simplemente equivocado. Según Ebert, los parásitos tienden a ser menos infecciosos, menos adaptados y menos dañinos en nuevos hospederos. Claro, hay excepciones, y éstas son las que se notan, dice Ebert. En realidad, las bacterias, los virus y otros parásitos probablemente salten de una especie a otra más frecuentemente de lo que se cree, sin hacer mucho daño (44). Morse también afirma: “La sabiduría popular sostiene que un virus emergente salta tan repentinamente porque ha evolucionado de nuevo... La verdad, la gran mayoría de ‘nuevos virus’ no son realmente nuevos para nada sino que son subproductos de... tráfico viral: la transferencia a los humanos de enfermedades que existen al interior de una población animal” (45). También añade que “nuevos” virus como el VIH pueden haber reflejado solamente nuestro conocimiento imperfecto del mundo natural y no una nueva tendencia radical en la evolución viral (46). El problema, dice, es un mal matrimonio biológico – un organismo transferido de su hospedero a donde él no pertenece. En palabras de Morse, “al romper el orden ecológico establecido, las personas han estimulado inadvertidamente la adaptación de especies “yerba” que más frecuentemente que lo contrario, les han traído fiebre y miseria”. (47). Esta nueva comprensión de los orígenes de la patogenicidad es uno de los temas principales de la investigación científica y es de interés especial a los creacionistas porque esta nueva evidencia se ajusta a una perspectiva creacionista mundial. No hay duda de que el Otoño ha contribuido a problemas que se desarrollan en lo que una vez fue una relación simbiótica, funcional, entre los virus y sus hospederos. Los virus aun pueden ser críticos para la supervivencias de ciertas formas de vida como las bacterias. Los virus patógenos son sólo “la punta del iceberg” de los tipos virales, y mientras más se aprende sobre el mundo biológico, más los científicos se están dando cuenta del papel crítico que juegan los virus en la vida (48). El hecho de que tan pocas clases de microorganismos sean patógenos es una prueba de la teoría de la mutación de los orígenes de los virus dañinos. Otra prueba es el hecho de que generalmente la mayoría de las cepas son apatógenas, con sólo una cepa o unas pocas cepas causando problemas. Además, frecuentemente los virus no matan directamente, sino indirectamente. Por ejemplo, un hantavirus provoca una poderosa respuesta inmune por parte del hospedero que puede dañar las células saludables del hospedero. La mayoría de los virus patógenos frecuentemente son más una molestia que una amenaza. De los bacteriófagos con cola, solamente el 1% es patógeno y los únicos virus conocidos que son 100% letales en virtualmente todos los casos en que se establece una infección (en personas no protegidas) son los de la rabia y el VIH (49). El origen de esta pequeña fracción de microorganismos patógenos es actualmente uno de los principales objetivos de la investigación científica.
Los bacteriófagos (literalmente, comedores de bacterias) pueden ayudar a controlar el crecimiento y diseminación de las bacterias. Casi todas las bacterias conocidas tienen un fago predador específico. La investigación indica que en ciertos animales, algunos virus virulentos pueden luchar contra las infecciones bacterianas. Las ventajas de utilizar virus para tratar enfermedades, y la razón para la importancia de tal concepto fueron revisadas por Radetsky, quien notó que pocas personas en el pasado “... querían engañar con virus activos infecciosos cuando se podían tomar unas cuantas píldoras de penicilina... Los científicos del mundo occidental guardaron la terapia con bacteriófagos en los “closets” polvorientos de la historia. Hoy, puede estar volviendo. Unos 50 años después de que los antibióticos anunciaron el fin de las enfermedades bacterianas su edad de oro se está apagando... Más y más microbios están desarrollando resistencia a nuestro arsenal de drogas antibióticas, y los científicos otra vez están buscando tratamientos milagrosos. Algunos están volteando al pasado, a los casi olvidados comedores de bacterias. De hecho, la terapia con bacteriófagos nunca desapareció realmente. Algunos doctores y trabajadores de la salud rutineramente utilizan bacteriófagos para curar una amplia gama de enfermedades...” (50). Las ventajas del tratamiento con virus incluyen: “... aun si las bacterias resistentes a antibióticos no fueran una amenaza tan creciente, la terapia con fagos sería atractiva. Los antibióticos envuelven ciertos riesgos. Ellos matan una amplia gama de bichos, no sólo sus blancos específicos, y así eliminan del cuerpo no sólo los microbios dañinos sino también los útiles – bacterias que ayudan en la digestión, por ejemplo. Para que la terapia con antibióticos sea eficaz, los pacientes deben tomar diligentemente dosis múltiples durante un largo período. Si se da una tregua a las bacterias, el paciente se encontrará luchando contra un ataque renovado de la enfermedad, esta vez a partir de bacterias resistentes. Los antibióticos pueden provocar desórdenes intestinales e infecciones por levaduras. Finalmente, algunas personas son violentamente alérgicas a los antibióticos. En tales casos, la cura puede ser peor que la enfermedad. Ninguno de estos problemas aparece con los bacteriófagos. Los fagos no provocan reacciones alérgicas y son muy melindrosos – van solamente atrás de los bichos que se supone deben atacar. Y si a alguien se le olvida una dosis de fago, no hay problema. Como los fagos se reproducen en las bacterias que atacan, permanecen durante unos días antes de que el organismo los elimine” (51). Aunque no sin problemas, la técnica es muy prometedora. Algunos ejemplos de supuesto éxito incluyen el tratamiento de la disentería, fiebre tifoide, intoxicación alimentaria o de la sangre e infecciones de la piel, garganta y tracto urinario: “Si alguien tiene un desorden intestinal, puede beber el fago... Si es una infección de la piel, el fago puede ser aplicado en la lesión. Se han desarrollado preparaciones en aerosol y en tabletas” (52). Los bacteriófagos generalmente se adhieren a la superficie de una sola especie bacteriana específica, un hecho que puede ser utilizado para distinguir entre cepas bacterianas (proceso conocido como fagotipificación). Un ejemplo potencial del uso de los virus para curar enfermedades es el empleo de un virus para matar a otro. Un virus puede convertirse en una arma biológica que busque linfocitos infectados por el VIH. Un virus benigno cubierto con proteínas especiales puede buscar linfocitos infectados con el VIH, y luego fijarse en la superficie del linfocito. El VIH tiene moléculas que se unen a los receptores presentes en la superficie de los linfocitos que infecta. Cuando esta molécula del VIH conecta con el receptor, le permite entrar al virus. Un receptor primario utilizado por el VIH es CD4, el receptor presente en las células sanguíneas del sistema inmune que son los blancos primarios del VIH. El VIH necesita también utilizar cuando menos otro u otros dos receptores presentes en las células del sistema inmune. Uno es el receptor llamado CCR5, que es utilizado por el VIH al inicio de la enfermedad para infectar a los macrófagos. Otro receptor, el CXCR4, es utilizado posteriormente por el VIH para infectar a los linfocitos T. Los investigadores utilizaron esta información para cubrir la superficie de un virus menos dañino con las moléculas utilizadas por el VIH para invadir las células. Entonces, el virus alterado fue expuesto en el laboratorio a células infectadas por el VIH. El virus cazador cubierto con CD4 y CCR5 exitosamente se fijó a los macrófagos infectados por el VIH. Cuando estuvo cubierto con CD4 y CxCR4, el virus cazador buscó y se fijó a los linfocitos T infectados por el VIH. En ambos casos, el virus cazador ignoró a las células normales no infectadas con el VIH. Esta técnica podría ofrecer una manera de integrar in vivo genes antivirales directamente en las células infectadas por el VIH...” (53).
Una célula animal infectada puede expresar miles de copias de muchas clases de proteínas, pero puede producir solamente suficientes proteínas virales hasta para seis diferentes virus. Por otro lado, si los genes de las proteínas virales se integran en el ADN bacteriano por medio de la tecnología del ADN recombinante, la bacteria producirá principalmente estas proteínas virales, haciendo mucho más fácil separarlas y estudiarlas. Esto simplifica enormemente el proceso de investigación genética. Otra ventaja de utilizar virus en la investigación es que virtualmente todas las partículas de una cepa determinada son idénticas. Actualmente es obvio para todos los investigadores en biología molecular qué tan críticos son los virus para la investigación médica y molecular. Zimmerman y Zimmerman (1993) observaron que en biología molecular “hoy es el día de los virus” y “nada que se estudie en medicina, nada en biología, es más importante” (54). Entre las muchas herramientas que son críticas en biología molecular, y que fueron descubiertas en los virus o que existen debido a los virus, se encuentran: la transcriptasa inversa, las enzimas de restricción fabricadas por las bacterias para controlar a los virus y muchas otras enzimas. Esta investigación ha ayudado enormemente a los virólogos a explorar la relación entre los virus y su hospedero y el mecanismo de la patogenicidad. La función de portador de genes de los virus muy pronto podría ponerse a nuestro servicio para jugar un papel crítico en la cura de enfermedades genéticas. Los defectos genéticos causan más de 5,000 enfermedades conocidas, incluyendo la corea de Huntington, la anemia de células falciformes y la fibrosis cística. El objetivo actual de la terapia génica, que fue intentada por primera vez con la fibrosis cística, es cargar portadores virales con genes saludables y luego infectar los tejidos relevantes, de manera que las células incorporen los nuevos genes llevados por los virus en su propio ADN. Los virus con “la manera ideal de transportar genes porque ellos infectan naturalmente a las células para depositar material genético” (55). El virus vector más común, el de la leucemia murina de Moloney, ha sido utilizado en cerca de tres cuartos de los tratamientos de terapia génica hasta ahora. Los virus modificados por la adición de genes de la enzima recombinasa cre provocan que el virus se suicide después de entregar el gen terapéutico (56). Específicamente, la recombinasa cre corta y elimina el ADN viral, dejando solamente los genes terapéuticos. Esto reduce la probabilidad de que el virus cause problemas o que los genes sean integrados en un lugar equivocado. Los virus todavía son una de las principales líneas de ataque en la terapia génica. Los investigadores ahora han encontrado un virus al que “... le gusta andar solo... que ha resuelto un vergonzoso problema para los científicos que tienen que integrar genes extraños en los ratones... La técnica... podría acelerar simplificar mucho el análisis de nuevos genes. La investigación genética dio un gran salto hacia delante cuando los biólogos descubrieron hace más de una década que podrían incorporar nuevo ADN en un embrión de ratón en desarrollo simplemente con una inyección directa en él. Sin embargo, esta técnica sufre de una gran desventaja. Se inyectan millones de copias de un gen al mismo tiempo en el embrión y por razones desconocidas tienden a unirse y formar una larga cadena de genes antes de integrarse ellos mismos en el cromosoma del ratón (57). Este virus puede resolver este problema de agregación porque generalmente infiltra un cromosoma de cada vez, evidentemente debido a proteínas que se unen al extremo del ADN y funciona como casquete para prevenir que las copias virales se peguen unas a otras. La terapia viral es especialmente prometedora en algunos desórdenes neurológicos (incluyendo las enfermedades de Alzheimer y Parkinson) y muchos desórdenes heredados y tipos de tumores cerebrales. Una de las principales dificultades al tratar desórdenes cerebrales es que muchas substancias simplemente no cruzan la barrera hemato-encefálica. Algunos virus pueden pasar por la membrana hemato-encefálica para llevar nuevos genes que restauren la salud. Más de 100 diferentes ensayos clínicos están siendo realizados actualmente para investigar esta muy prometedora terapia (58). Los vectores lentivirales parecen especialmente prometedores. Ya se han utilizado cepas modificadas de herpesvirus para tratar con éxito tumores cerebrales en ratones. Esta investigación particular utilizó un virus que se replicó dentro de las células tumorales, produciendo una enzima que cataliza la transformación de una droga no tóxica en un compuesto que destruye las células tumorales (59).
El sistema inmune de los vertebrados generalmente es una defensa muy eficaz contra casi todos los virus patógenos. Cuando las cosas van mal, el problema frecuentemente es causado por factores como un sistema inmune debilitado por una mutación genética, mala dieta, pobre higiene, exposición a nuevos patógenos (o a un número tan elevado de patógenos que el sistema inmune es sobrepasado), estrés emocional, falta de sueño o falta de ejercicio. Algunos virus tienen la capacidad de cambiar su estructura antigénica de tal manera que el sistema de defensa del cuerpo lo perciba como un organismo extraño, nuevo y desconocido. Los virus generalmente no evolucionan o mutan para vencer al sistema inmune del hospedero, sino como observa Morse, el evento crucial al generar nuevas cepas “no es la mutación sino la exitosa reintegración de genes preexistentes” (60). Muchos de estos genes probablemente fueron transferidos a partir de animales. Así, su patogenicidad puede deberse no al diseño, sino más bien a un accidente. En consecuencia, el hospedero debe desarrollar una respuesta inmune completamente nueva a los invasores – lo que toma tiempo. Por esta razón, la fase aguda de la mayoría de las enfermedades dura al menos 2 o 3 días – hasta que la respuesta de defensa del cuerpo pueda desarrollarse lo suficiente para destruir a los invasores. Los virus de la gripe, los resfriados (infección por rhinovirus) y el del VIH son más adeptos que la mayoría de los virus para utilizar los procesos genéticos para reintegrar genes y producir nuevas cepas. Esta reintegración, con frecuencia llamada incorrectamente como mutación, generalmente es una respuesta diseñada para permitir la supervivencia del virus. En condiciones normales, unos genes codifican proteínas de superficie [moléculas del complejo principal de histocompatibilidad, MHC] que permiten al sistema inmune del hospedero identificar a un virus como extraño. Sin embargo, cuando la integración de los genes por un virus resulta en la producción de nuevas proteínas antigénicas, el virus no es reconocido inmediatamente por el sistema inmune, retardando así la respuesta inmune. Esta integración de genes ocasionalmente también puede integrar genes en el lugar equivocado en el genoma, produciendo bacterias o virus patógenos como se discutió anteriormente. Más allá de estos cambios programados, no existe clara evidencia de la evolución de los virus. Toda la evidencia existente indica que los virus ancestrales son idénticos a los que se encuentran actualmente (61). El sistema de defensa del cuerpo involucra más que el sistema inmune únicamente. La piel secreta ARNasa, que corta el ARN de los virus ARN. La piel también secreta magaininas, que pueden matar a los patógenos. Este sistema complejo casi siempre es eficaz; así, los billones de virus alrededor de nosotros raramente causan problemas.
La virología es relativamente un nuevo campo de estudio. Muchos investigadores han concluido que actualmente estamos en el mismo punto en entendimiento de los virus que los científicos que investigaron las bacterias al inicio del siglo XX. Ahora se sabe que los virus tienen varios papeles benéficos y la investigación señala que otros pueden ser importantes. Según este modelo, la enfermedad no es causada por los virus ni es una lucha en la relación virus/hospedero. Miles de virus diferentes existen en las células hospederas sin problemas. Los problemas que ocasionan enfermedad son el resultado de una reintegración de genes virales, mutaciones genéticas del hospedero, o una deficiencia en la salud general del organismo hospedero. La investigación muestra que los virus son una parte crítica de la vida. Holmes observa que: “En números absolutos, ningún otro ser del océano puede ganarle a los virus. Miles, a veces aun millones de estos parásitos moleculares habitan en cada gota de la superficie del agua de mar, sobrepasando aun a las bacterias por 10 a 1... evidencia que sugiere que los virus son una fuerza poderosa en el mar, y que determina cuánto plancton y aun cuántos peces, y aun cuántos humanos, puede soportar el ecosistema oceánico... los virus deben tener una profunda influencia en todo el ecosistema oceánico. Cuando los protozoarios ingieren bacterias, la energía pasa a lo largo de la cadena alimenticia empezando en los protozoarios a otro zooplancton y a los grandes predadores, incluyendo a los peces. Sin embargo, cuando las células bacterianas infectadas por virus explotan, su contenido celular rico en energía se distribuye por el agua para que otras bacterias lo aprovechen. “Los virus tienden a conservar los nutrientes lejos de las grandes cosas y cerca de las pequeñas”, dice Fuhrman. Si es así, los virus han moldeado toda la estructura del ecosistema (62).
Agradecimientos. Me gustaría agradecer tanto a Bert Thompson como a John Woodmorappe por sus sugerencias e increíble apoyo.
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Jerry Bergman tiene siete títulos, que incluyen biología, psicología y evaluación e investigación de la Universidad Estatal de Wayne en Detroint, Universidad Estatal de Bowling Green en Ohio, y la Facultad de Medicina de Ohio en Toledo. El ha enseñado en la Universidad Estatal de Bowling Green, la Universidad de Toledo, Facultad de Medicina de Ohio y en otras facultades y universidades. Actualmente él enseña biología, microbiología, bioquímica y anatomía humana a nivel universitario y es investigador asociado involucrado en investigación en el área de la genética del cáncer. Tiene muchas publicaciones tanto en revistas populares como científicas.