Cómo evolucionan los virus
Los virus pueden cambiar con el tiempo
- ¿Cómo es que los virus de animales adquieren la habilidad de propagarse en las personas?
- ¿De dónde vienen las nuevas cepas virales?
- ¿Por qué necesitamos una nueva vacuna contra la gripe [flu] cada año?
- ¿Puede un virus mutar y llegar a ser aún más peligroso?
Como todos los organismos vivientes, los virus cambian con el tiempo. En otras palabras, ellos evolucionan.
Para tener las respuestas a estas preguntas y más, es útil profundizar algunas ideas alrededor de cómo los virus evolucionan. Esta página explora algunas de estas ideas, incluso la mutación y mezcla de genes. Estos temas pueden ser un poco complicados de entender, especialmente si su última lección de biología es un recuerdo distante. Pero si quiere entender las respuestas a estas preguntas, siga leyendo. Valdrá la pena el esfuerzo.
¿Están vivos los virus? Para la respuesta, visite Preguntas que se hacen con frecuencia sobre los virus..
Los titulares de las noticias destacan los grandes impactos que la evolución viral puede tener en la sociedad.
Saltarse a nuevos huéspedes
Regularmente cuando un virus en animales primero infecta a una persona, es ineficiente. La replicación viral puede ser muy lenta. Y pocos virus nuevos pueden ser liberados. Puede ser necesaria la exposición a un mayor número de virus para causar una infección. Eso es porque las proteínas virales involucradas en la infección, replicación y propagación están ajustadas a su huésped. Cuando un virus primero hace un salto, todavía está optimizado para el ambiente interno del huésped original.
Regularmente cuando un virus en animales primero infecta a una persona, es ineficiente. La replicación viral puede ser muy lenta. Y pocos virus nuevos pueden ser liberados. Puede ser necesaria la exposición a un mayor número de virus para causar una infección. Eso es porque las proteínas virales involucradas en la infección, replicación y propagación están ajustadas a su huésped. Cuando un virus primero hace un salto, todavía está optimizado para el ambiente interno del huésped original.
Pero con una infección inicial en una nueva especie huésped, un virus tiene la oportunidad de adaptarse. El mecanismo principal que conduce el proceso de adaptación es una mutación.
La mayoría de los virus no pueden infectar a los seres humanos. Para aprender más sobre lo que tiene que suceder para que los virus en animales salten a las personas, visite Cuando los virus cambian de huésped..
'Adaptar' tiene dos significados
La palabra “adaptar” significa algo muy diferente en el lenguaje de todos los días comparado con el biológico. En el lenguaje de todos los días, una persona se puede adaptar a las circunstancias cambiantes. Por ejemplo, cuando está lloviendo puede usar un impermeable. Pero en el lenguaje de la evolución biológica, solo poblaciones o grupos se adaptan. Eso es porque la evolución implica cambios en características hereditarias, características formadas por los genes. Y una persona no puede cambiar sus genes durante su vida. Los cambios en los genes suceden durante la reproducción, por medio de la mutación y la mezcla de genes. Y la adaptación sucede gradualmente cuando ciertas características llegan a ser más o menos comunes en la población. Por ejemplo, las plumas aceitosas, resistentes al agua y las patas palmeadas de los patos los hacen estar bien adaptados para nadar y bucear.
Mutación: el combustible de la evolución
La mutación permite que los virus hagan ajustes graduales que lo alinean con su huésped. Las instrucciones para construir proteínas virales se encuentran en los genes, en la información genética que se encuentra en el centro del virus. Para hacer más virus, esta información genética se debe copiar. Una mutación es un error, como un error tipográfico, que sucede durante el proceso de copiado. Una mutación puede cambiar las instrucciones de un gen para que codifique para una proteína ligeramente diferente.
La mayoría de los cambios en proteínas hace que sea más difícil que el virus se propague. Pero aun durante una infección débil, la información genética viral se copia millones de veces más. Por casualidad, una mutación puede causar un cambio en una proteína que la hace más compatible con el nuevo huésped. Por ejemplo, podría encajar mejor con un receptor de superficie en las células huésped. O podría funcionar mejor en la temperatura corporal del nuevo huésped.
Un virus con una mutación útil se propagará más eficientemente de célula a célula. Cada célula recientemente infectada copia el virus, haciendo más virus con la misma ventaja. Y cada vez que se copia la información genética, hay una oportunidad para otra mutación que puede mejorar aún más la eficiencia del virus. Con los cambios correctos, es posible que el virus pueda propagarse a más huéspedes humanos. Esto significa más rondas de replicación y más oportunidades para mutaciones.
Cada mutación puede causar solo un pequeño cambio a una proteína. Aun así con el tiempo, que puede ser meses o hasta semanas, un virus puede acumular varias mutaciones que juntas hacen que se propague eficientemente por medio de la población del nuevo huésped.
Los científicos usan la adaptación del huésped para su provecho cuando desarrollan vacunas debilitadas (o atenuadas). La vacuna atenuada del sarampión se cultivó en células de pollo. En las últimas etapas, también se cultivó a una temperatura más baja que la temperatura del cuerpo humano. Con el tiempo, el virus mutó para crecer mejor en estas condiciones. Eso lo hizo menos efectivo para propagarse entre las personas, pero todavía causa una respuesta inmunitaria que protege a las personas de contraer sarampión. Esta vacuna ha estado en uso desde 1968.
Para aprender más sobre cómo se hacen las vacunas, visite Tipos de vacunas.
Evolucionar nuevas cepas
La mutación no solo sucede cuando un virus salta a un nuevo huésped. Está sucediendo todo el tiempo. Y puede conducir a un tipo de ida y vuelta entre el virus y las poblaciones huéspedes, en donde el virus se está adaptando constantemente a las defensas de su huésped.
El rinovirus, una causa del resfriado común, es un buen ejemplo. Los rinovirus no saltaron recientemente de los animales; ellos se especializaron en huéspedes humanos por miles de años, si no es que más. Y se pueden propagar fácilmente a través de una población. Las personas que están infectadas mejoran después de unos cuantos días. Más importante aún, ellos desarrollan inmunidad para que no puedan infectarse por el mismo virus. En poco tiempo, quedan pocas personas no inmunes que el virus pueda infectar.
Pero el rinovirus puede evolucionar. Con miles de personas infectadas, cada una derramando miles de millones de partículas virales, hay buenas probabilidades de que llegue una mutación útil. Si el cambio hace que una sola partícula viral resista las defensas de un huésped previamente infectado, entonces el virus puede multiplicarse y propagarse. Así es como surgen nuevas cepas y se pueden desarrollar fácilmente dentro de una sola temporada de resfriado.
El rinovirus ha pasado por cambios como este muchas veces más. Hoy hay por lo menos 100 formas de rinovirus que circulan entre nosotros, cada una de las cuales produce una respuesta inmunitaria distinta. ¡No es de extrañar que sigamos contrayendo resfriados!
El VIH puede evolucionar dentro de un huésped individual. Las infecciones del VIH siguen por años e implican una lucha para acá y para allá entre el virus y el sistema inmunitario del huésped. Cada vez que el sistema inmunitario aprende a reconocer el virus, sale una nueva copia con una mutación casual que le permite escapar la detección. Este proceso también permite que el VIH desarrolle resistencia a fármacos antivirales. Es por eso que los médicos usan un enfoque multifármaco para tratar el VIH. Para ganar resistencia, una sola partícula viral necesitaría desarrollar múltiples mutaciones útiles a la vez, y las probabilidades de que eso suceda son extremadamente bajas.
Mezcla de genes: hacer nuevas combinaciones
Por medio de la mezcla de genes, los virus pueden evolucionar en saltos aún mayores. Cuando dos virus relacionados infectan un huésped al mismo tiempo, pueden compartir o volver a mezclar sus genes. Pueden reorganizar su información genética para hacer nuevas cepas virales que llevan genes, o pedazos de genes, de ambos.
Una versión de mezcla de genes, llamada recombinación, ha permitido que los coronavirus relacionados compartan variaciones genéticas útiles. Este proceso ha contribuido a la diversidad de los coronavirus y su éxito en múltiples especies, incluso los murciélagos, las personas y muchos otros mamíferos.
Existe evidencia de recombinación en el SARS-CoV-2, el nuevo coronavirus que causó la pandemia de COVID-19. El SARS-CoV-2 es más similar a un virus de los murciélagos, pero la parte del virus que se une a un receptor de superficie en las células humanas es más similar a un virus de pangolines. Esto sugiere que dos virus diferentes se recombinaron para hacer un nuevo virus con información genética de ambos. Ese evento de volver a mezclar pudo haber hecho posible que el virus de ahí hiciera el salto a las personas. Existe evidencia de que este tipo de intercambio de genes ha pasado antes, por lo que deberíamos esperar que suceda otra vez. Una proteína similar que une al receptor se encuentra en SARS CoV, el coronavirus que causó el brote de SARS de 2003.
La recombinación sucede en los virus con una cepa continua de información genética. Los virus híbridos que resultan tienen pedazos de información genética de dos virus diferentes. La recombinación es común en los coronavirus y puede llevar a nuevas cepas virales.
El reordenamiento sucede en virus con genomas segmentados. Los segmentos de información genética de dos cepas se pueden mezclar juntos en nuevas combinaciones. La gripe “porcina” H1N1 se desarrolló por medio de una serie de eventos de reordenamiento que combinaron información genética de las cepas de influenza que infectan aves, cerdos y personas.
La influenza A, el virus que causa la gripe, vuelve a mezclar sus genes por medio de un proceso similar, que se llama reordenamiento. La influenza es originaria de las aves acuáticas, en donde (como el rinovirus) se ha desarrollado en muchas cepas diferentes. También se ha propagado a otras especies huésped, incluso a personas, cerdos, caballos, perros y otras.
La influenza tiene una característica que hace que sea especialmente fácil que comparta sus genes. Sus 10 genes se distribuyen en 8 segmentos separados. A medida que se construyen nuevas partículas virales, los 8 segmentos se empacan juntos en el interior como una copia.
Particularmente peligroso (para los huéspedes) es cuando los virus de influenza de dos especies diferentes infectan a una persona, digamos una cepa de un humano y de un ave. Los segmentos de las dos cepas se pueden empacar en nuevos virus en cualquier combinación. El resultado es virus híbridos que llevan una combinación de genes de dos cepas. Por medio del reordenamiento, una cepa avícola puede adquirir la habilidad de infectar células humanas. Un evento como este produjo el virus que causó la pandemia de la influenza de 1918.
Juntos, la mutación continua y el reordenamiento le dan a la influenza un nivel alto de variabilidad. Cada año se desarrollan nuevas cepas, con frecuencia con la habilidad de evadir nuestro sistema inmunitario. Es por eso que necesitamos una nueva vacuna contra la influenza cada año.
Los virus que combinan genes de cepas de animales y humanos son especialmente peligrosos. Pueden ser tan diferentes de otros virus que circulan en las poblaciones humanas que tenemos poca protección inmunitaria contra ellos. Aprenda más en ¿Por qué los virus nuevos son un gran problema?
Cómo puede luchar contra los virus
Los nuevos virus seguirán saltando de animales a personas, es solo cuestión de cuáles y cuándo. Y los virus con los que hemos estado viviendo seguirán evolucionando con nuevas maneras de evadir nuestras defensas. Pero esto no significa que estamos condenados. Hay maneras de combatirlos y todos tienen un papel que jugar.
Lo más importante que puede hacer es evitar que los virus se propaguen. Si podemos limitar la propagación de un virus, también limitamos su habilidad de desarrollar nuevas mutaciones que lo hacen resistir fármacos, vacunas y otras herramientas para controlar los brotes.
También existe evidencia de que cuando se reduce la propagación, los virus evolucionan para ser menos mortales. Cuando un virus puede propagarse fácilmente de persona a persona, los virus que se replican más rápido se propagan más lejos. Los virus adquieren mutaciones que los hacen replicarse aún más rápido. Esto regularmente es muy malo para el huésped porque un virus que se replica rápido puede abrumar su sistema inmunitario. Pero esta evolución hacia la velocidad se mantiene en equilibrio por una fuerza opositora: cuando un virus mata a su huésped demasiado rápido, antes de que se pueda propagar, alcanza un callejón sin salida. En un ambiente en donde es más difícil que un virus se propague entre huéspedes, un virus de replicación lenta es más probable que se propague. El virus puede adquirir mutaciones que reducen su velocidad de replicación. Esto puede darle al sistema inmunitario una probabilidad de eliminar el virus. También le da tiempo para usar otras medidas, como medicamentos y otros tratamientos.
Cuando usted toma medidas como lavarse las manos, distanciamiento, usar mascarillas y (cuando estén disponibles) vacunas, puede reducir la propagación de un virus aún más, potencialmente empujarlo a evolucionar para ser menos mortal.
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