Evolución vírica (parte I)

Cuando se habla de evolución, pensamos de inmediato en las plantas o en los animales. Raramente en los microorganismos. Muchísimo menos en los virus. Pero éstos ofrecen una variabilidad genética amplísima que invita, como ningún otro ser, a la selección. En razón de su constitución genética distinguimos entre virus de ADN y virus de ARN. Los virus cuyo genoma es una molécula de ARN o que poseen éste ácido nucléico como intermediario en su ciclo de vida (retrovirus) se caracterizan por su variabilidad genética y la enorme fluctuación del tamaño de sus poblaciones. El tamaño de las poblaciones víricas sufre cambios bruscos con la transmisión entre hospedadores o incluso entre tejidos distintos de un mismo individuo infectado. La nueva infección puede iniciarse con muy pocas partículas víricas que se replicarán miles de millones de veces hasta alcanzar la carga vírica propia de la infección.

La variabilidad genética de los virus de ARN refleja la falta de mecanismos para la detección y corrección de los errores cometidos durante la replicación del genoma. Cabe también atribuirla a la recombinación o intercambio de segmentos en el proceso de replicación; tal ocurre, por ejemplo, con las cepas de la gripe. Las partículas que inician una infección proceden, al azar, del conjunto de genotipos que constituían la población originaria. No tienen por qué ser representativas de la constitución genética del conjunto de la población.

Comparación del tamaño (y morfología) de numerosos virus con una proteína bacteriana, la bacteriorrodopsina (abajo a la derecha).

En biología evolutiva se habla de cuellos de botella para designar semejantes reducciones drásticas en el tamaño poblacional, debidas a fenómenos aleatorios y con inevitable pérdida de variabilidad genética. La repetición periódica de cuellos de botella puede entorpecer la capacidad de las poblaciones víricas para completar su ciclo biológico (ésto es, su eficiacia biológica) en casos extremos acarrea la extinción de la población vírica. Pero se produce la situación inversa, de continuas e ininterrumpidas expansiones poblacionales, con la transmisión de cantidades ingentes de partículas víricas entre hospedadores sin que medien cuellos de botella. Ocurre, por desgracia, en las transfusiones de plasma sanguíneo contaminado. En ese caso, aumenta la eficacia biológica de las poblaciones víricas y su adaptación a nuevos entornos.

En el curso de la evolución, la selección natural prima sobre los mejor adaptados (salvo en humanos, donde los mejor adaptados suelen tener tara: ser feos y/o con cierta carga adiposa). Para que opere la selección, se requiere que lor organismos se reproduzcan, que exista una base genética para los caracteres fenotípicos y difieran unos genotipos de otros, teniendo asociadas tales diferencias una distinta eficacia biológica. Los virus de ARN cumplen éstas condiciones.

La velocidad con la que se replican los genomas de los virus de ARN supera, en varios órdenes de magnitud, la velocidad de división de las células que parasitan. Pero poseen unos mecanismos replicativos harto deficientes, que dan pie a frecuentes mutaciones. En su mayoría, tales mutaciones afectan a la eficacia biológica de los virus. Los virus de ARN poseen la tasa de mutación más alta de entre todos los organismos vivos. Este potencial para generar variabilidad genética explica que nos hallemos ante los parásitos más abundantes. Añádase a ello el magro éxito alcanzado en el control de las epidemias que originan. En los últimos 25 años han aparecido más de 50 nuevas enfermedades humanas ocasionadas por virus de ARN: SIDA, fiebres de Lassa, Mobala, del valle del Rift, Pichide o Machupo, las fiebres hemorrágicas de Ebola o Marburgo, etcétera. No obstante, una tasa de mutación alta es un arma de doble filo: su efecto positivo o negativo dependerá de las condiciones demográficas a las que esté sometida la población vírica. Si escasean las posibilidades para que se entable una competencia entre distintos genotipos (poblaciones pequeñas generadas por cuellos de botella), el azar producirá la fijación, en la población naciente, de mutaciones con una eficacia biológica limitada. Sin embargo, la relación entre la tasa de optimización de la eficacia biológica y el tamaño de las poblaciones víricas no es lineal. A partir de cierto tamaño, la competencia entre variantes es tan intensa, que se reduce la probabilidad de fijación de una nueva variante genética. Por mutación entenderemos aquí cualquier cambio ocurrido en el genoma. Ésta definición general nos permite incluir la recombinación como un caso más de mutación. John Drake, del Instituto Nacional de Salud de EE.UU., y John Holland, de la Universidad de California en San Diego, realizaron una detallada recopilación de tasas de mutación genómica para virus de ARN y retrovirus. Encontraron que, para virus líticos, la tasa de mutación genómica estaba en el rango de las 0,8 mutaciones por genoma y replicación vistas en el poliovirus y las 6,5 del bacteriófago Qβ. La tasa de mutación genómica para retrovirus fue, en promedio, un orden de magnitud menor: 0,027 para el virus de la leucemia bovina y 0,43 para el virus del sarcoma de Rous.

De todas éstas mutaciones generadas, la inmensa mayoría tendrán un efecto negativo sobre la eficacia biológica del virus; una parte considerable serán neutras, que, al no tener efecto sobre la eficacia, carecen de interés evolutivo; por último, una ínfima parte, beneficiosas, serán las responsables de la adaptación del virus a las nuevas situaciones ambientales. Éstas últimas serán las que les den problemas a los hospedadores (nosotros entre ellos).

Continuará...