Virología: historia, qué estudia, tipos de virus, ejemplos
La virología es la rama de la biología que estudia el origen, evolución, clasificación, patología y aplicaciones biomédicas y biotecnológicas de los virus. Los virus son partículas pequeñas, de 0,01–1 µm, cuya información genética tiene como única finalidad su propia replicación.
Los genes de los virus son decodificados por la maquinaria molecular de la célula, infectada para su multiplicación. Por ello, los virus son parásitos intracelulares obligados dependientes de las funciones metabólicas de células vivas.
El material genético más abundante del planeta corresponde al de los virus. Infectan a otros virus y todos los seres vivos. Los sistemas inmunes no siempre defienden exitosamente contra los virus: algunas de las enfermedades más devastadoras de humanos y animales son ocasionadas por virus.
Entre las enfermedades virales humanas se cuentan la fiebre amarilla, la poliomielitis, la influenza, el SIDA, la viruela y el sarampión. Los virus participan en alrededor del 20% de los cánceres humanos. Cada año, las infecciones respiratorias e intestinales de origen viral matan millones de niños en países en desarrollo.
Algunos virus son útiles para tipificar bacterias, como fuentes de enzimas, para el control de plagas, como agentes antibacterianos, para combatir el cáncer y como vectores de genes.
Índice del artículo
- 1 Historia
- 2 Tipos de virus
- 3 Clasificación basada en la morfología
- 4 Clasificación basada en el genoma: sistema de Baltimore
- 5 Clasificación taxonómica
- 6 Ejemplos de virus
- 7 Aplicaciones de los virus
- 8 Referencias
A finales del siglo XIX, Martinus Beijerinck y Dmitri Ivanovski, independientemente, determinaron que filtrados libres de bacterias de plantas de tabaco enfermas contenían un agente capaz de infectar plantas sanas. Beijerinck llamó a este agente contagium vivum fluidum.
Ahora sabemos que los filtrados de Beijerinck e Ivanovski contenían el virus del mosaico del tabaco. También en el siglo XIX, Friedrich Loeffler y Paul Frosch concluyeron que la fiebre aftosa del ganado es ocasionada por un agente no bacteriano.
En la primera década del siglo XX, Vilhelm Ellerman y Olaf Bang demostraron la transmisión de la leucemia en pollos, usando filtrados libres de células. Estos experimentos permitieron concluir que existen de virus de animales que pueden producir cáncer.
En la segunda década del siglo XX, Frederick Twort observó la lisis de micrococos en placas de agar en las cuales intentaba cultivar el virus de la viruela, suponiendo que dicha lisis había sido causada por un virus o por enzimas de las bacterias. Por su parte, Felix d’Hérelle descubrió que los bacilos causantes de la disentería eran lisados por virus que denominó bacteriofagos.
En 1960, Peter Medawar recibió el premio Nobel por haber descubierto que los virus contenían material genético (ADN o ARN).
Los virus son clasificados de acuerdo a las características que poseen. Estas son la morfología, el genoma y la interacción con el hospedador.
La clasificación basada en la interacción del virus con el hospedador se basa en cuatro criterios: 1) producción de una progenie infecciosa; 2) si el virus mata o no al hospedador; 3) si hay síntomas clínicos; 4) la duración de la infección.
El sistema inmune tiene un papel importante en la interacción entre virus y hospedador porque determina el desarrollo de la infección. Así la infección puede ser aguda y subclínica (el virus es eliminado del cuerpo), o persistente y crónica (el virus no es eliminado del cuerpo).
La clasificación basada en las diferencias del genoma (Sistema de Baltimore) y la clasificación taxonómica, que toma en cuenta todas las características de los virus, son los sistemas más usados actualmente para catalogar a los virus.
Para entender esta clasificación es necesario conocer las partes que componen un virus. Los virus constan de genoma y cápsida, pudiendo o no tener envoltura. El genoma puede ser de ADN o ARN, de cadena simple o doble, lineal o circular.
La cápsida es una estructura compleja compuesta de muchas subunidades idénticas de proteína viral, denominadas capsómeros. Su función principal es proteger el genoma. También sirve para reconocer a la célula hospedadora y unirse a ella, y para asegurar el transporte del genoma hacia el interior de la célula.
La envoltura es la membrana compuesta por lípidos y glicoproteínas que rodea la cápsida. Deriva de la célula hospedadora. Varía considerablemente en tamaño, morfología y complejidad. La presencia o ausencia de envolturas sirve como criterio de clasificación de virus.
Se reconocen tres categorías de virus sin envoltura: 1) isométricos, con forma aproximadamente esférica (icosahedros o icosadeltahedrones); 2) filamentosos, con forma de hélice simple; 3) complejos, sin las formas anteriores. Algunos virus, tal como el bacteriofago T2, combinan las formas isométrica y filamentosa.
Si el virus posee envoltura, también pueden asignarse a categorías morfológicas con base en las características de la nucleocápsida que se encuentra dentro de la membrana.
Esta clasificación, propuesta por David Baltimore, considera la naturaleza del genoma del virus en términos del mecanismo que emplea para replicar el ácido nucleico y transcribir el ARN mensajero (ARNm) para la biosíntesis de proteínas.
En el sistema de Baltimore, los virus cuyo genoma de ARN tiene el mismo sentido que el ARNm es denominado virus con ARN de sentido positivo (+), mientras que los virus cuyo genoma tiene un sentido opuesto (complemetario) al ARNm son denominados virus con ARN de sentido negativo (-). Los virus con genoma doble cadena tiene ambos sentidos.
Una desventaja de esta clasificación, es que los virus que tienen mecanismos similares de replicación no necesariamente comparten otras características.
Clase I. Virus con genoma de ADN doble cadena. Transcripción similar a la de la célula hospedadora.
Clase II. Virus con un genoma de ADN de cadena simple. El ADN puede ser de polaridad (+) y (-). Convertido en doble cadena antes de la síntesis de ARNm.
Clase III. Virus con un genoma de ARN doble cadena (ARNds). Con genoma segmentado y ARNm sintetizado a partir de cada segmento del molde de ADN. Enzimas que participan en la transcripción codificadas por el genoma del virus.
Clase IV. Virus con genoma de ARN cadena simple (ARNss), polaridad (+). Síntesis de ARNm precedida por síntesis de la cadena complementaria. Transcripción es similar a la de la clase 3.
Clase V. Virus con genoma de ARNss del sentido opuesto al del ARNm sentido (-). Síntesis de ARNm que requiere enzimas codificadas por el virus. La producción de nuevas generaciones del virus requiere la síntesis de ARNds intermediario.
Clase VI. Virus con genoma ARNss que produce ADNds intermediario antes de la replicación. Utiliza enzimas que transporta el virus.
Clase VII. Virus que replican su ADNds vía un ARNss intermedio.
El Comité Internacional de Taxonomía de Virus estableció un esquema taxonómico para clasificar los virus. Este sistema emplea las divisiones orden, familia, subfamilia y género. Todavía hay un debate sobre la aplicación del concepto de especie a los virus.
Los criterios usados para la clasificación taxonómica son el intervalo de hospedadores, las características morfológicas, y la naturaleza del genoma. Además, se consideran otros criterios, tales como la longitud de la cola del fago (virus que infecta bacterias), la presencia o ausencia de ciertos genes en los genomas, y las relaciones filogenéticas entre virus.
Un ejemplo de esta clasificación es: orden Mononegavirales; familia Paramyxoviridae; subfamilia Paramyxovirinae, géreno Morbilivirus; especie, virus del sarampión.
Los nombres de las familias, subfamilias y géneros se inspiran en el lugar de origen, el hospedador, o los síntomas de la enfermedad que produce el virus. Por ejemplo, el río Ebola en Zaire le da el nombre al género Ebola; el mosaico del tabaco le da el nombre al género Tomabovirus.
Muchos nombres de grupos de virus son palabras de origen latino o griego. Por ejemplo, Podoviridae, se deriva del griego podos, que significa pie. Este nombre se refiere a fagos de cola corta.
Infectan aves y mamíferos. Poseen morfología diversa, con envoltura. Genoma de ARN de cadena simple. Pertenecen a la clase V de Baltimore y a la familia Orthomyxoviridae.
A esta familia pertenecen los virus de la influenza. La mayoría de los casos de la influenza son ocasionados por los virus de la influenza A. Las epidemias ocasionadas por los virus de la influenza B suceden cada 2–3 años. Son menos frecuentes las producidas por los virus de la influenza C.
El virus de la influenza A ha ocasionado cuatro pandemias: 1) la gripe española (1918–1919), subtipo de virus H1N1, de origen desconocido; 2) la gripe asiática (1957–1958), subtipo H2N2, de origen aviar; 3) la gripe de Hong Kong (1968–1969), subtipo H3N3, de origen aviar; 4) la gripe porcina (2009–2010), subtipo H1N1, de origen porcino.
La pandemia más devastadora que se conoce fue causada por la gripe española. Mató más gente que la primera guerra mundial.
Las letras H y N provienen de las glicoproteínas de membrana hemaglutinina y neuraminidasa, respectivamente. Estas glicoproteínas están presentes en gran variedad de formas antigénicas y están implicadas en nuevas variantes.
Infectan mamíferos, aves y otros vertebrados. Morfología esférica, con envoltura. Genoma ARN de cadena simple. Pertenecen a la clase VI de Baltimore y a la familia Retroviridae.
A esta familia pertenece el virus de la inmunodeficiencia humana (VIH), género Lentivirus. Este virus ocasiona daños al sistema inmune de la persona infectada, haciéndola susceptible a la infección por bacterias, virus, hongos y protozoarios. A la enfermedad que produce el VIH se le conoce como síndrome de la inmunodeficiencia adquirida (SIDA).
Otros géneros pertenecientes a Retroviridae también ocasionan graves enfermedades. Por ejemplo: Spumavirus (virus esponjoso del simio); Epsilonretrovirus (virus del sarcoma dérmico de Walleye); Gammaretrovirus (virus de la leucemia murina, virus de la leucemia felina); Betaretrovirus (virus del tumor mamario murino); y Alpharetrovirus (virus del sarcoma de Rous).
Infecta mamíferos, aves y vertebrados de sangre fría. Morfología del virus: cápsula icosahedrica, con envoltura. Genoma de ADN de doble cadena. Pertenecen a la clase I de Baltimore y al orden Herpesvirales.
Algunos miembros son: Herpes simplex virus 2 (causa herpes genital); citomegalovirus humano (causa defectos congénitos); Herpesvirus KaposiBƂTMs sarcoma (causa sarcoma de Kaposi); EpsteinBƂBarr virus o EBV (causa fiebre glandular y tumores).
Infecta mamíferos y aves. Morfología del virus: isométrica o icosahédrica. Genoma de ARN de cadena simple. Pertenecen a la clase IV de Baltimore y la familia Picornaviridae.
Algunos géneros de esta familia son: Hepatovirus (causa hepatitis A); Enterovirus (causa poliomielitis); Aphthovirus (causa fiebre aftosa).
Infectan mamíferos, peces, insectos y plantas. Morfología helicoidal, con envoltura. Genoma ARN de cadena simple. Pertenecen a la clase V de Baltimore y a la familia Rhabdoviridae.
A esta familia pertenecen los virus que producen enfermedades tales como la rabia, ocasionada por el género Lyssavirus; la estomatitis vesicular, ocasionada por el género Vesiculovirus; y la papa enana amarilla, ocasionada porel género Novirirhabdovirus.
Infecta mamíferos, aves e insectos. Morfología simétrica icosahédrica. Genoma de ADN de cadena simple. Pertenecen a la clase II de Baltimore y a la familia Parvoviridae.
Un miembro de esta familia es el virus B19, perteneciente al género Erithrovirus, causa eritrema infeccioso en los humanos, la cual por lo general no produce síntomas. El virus B19 infecta las células precursoras de los glóbulos rojos.
Algunos miembros de Parvoviridae se emplean como vectores de genes.
Los virus pueden ser usados para el beneficio del hombre mediante la construcción de virus recombinantes. Estos poseen un genoma modificado mediante técnicas de biología molecular.
Los virus recombinantes son potencialmente útiles para la terapia génica, cuya finalidad es curar enfermedades específicas, o la producción de vacunas.
El VIH se ha utilizado para construir vectores de genes (vectores lentivirales) para la terapia génica. Estos vectores han demostrado ser eficientes en modelos animales de la enfermedad del epitelio pigmentario de la retina, tales como la retinitis pigmentaria ocasionada por herencia recesiva autosómica o mutaciones.
Los virus usados como vectores de vacunas deben tener un potencial patogénico bajo. Ello se comprueba usando modelos animales. Este es el caso de vacunas desarrolladas o en desarrollo contra los virus de la viruela, la estomatitis vesicular y el Ébola.
- Carter, J. B., Saunders, V. A. 2013. Virology: principles and applications. Wiley, Chichester.
- Dimmock, N. J., Easton, A. J., Leppard, K. N. 2007. Introduction to modern virology. Blackwell Malden.
- Flint, J., Racaniello, V. R., Rall, G. F., Skalka, A. M., Enquist, L. W. 2015. Principles of virology. American Society for Microbiology, Washington.
- Hull, R. 2009. Comparative plant virology. Elsevier, Amsterdam.
- Louten, J. 2016. Essential human virology. Elsevier, Amsterdam.
- Richman, D. D., Whitley, R. J., Hayden, F. G. 2017. Clinical virology. American Society for Microbiology, Washington.
- Voevodin, A. F., Marx, P. A., Jr. 2009. Simian virology. Wiley-Blackwell, Ames.
- Wagner, E. K., Hewlett, M. J., Bloom, D. C., Camerini, D. 2008. Basic virology. Blackwell Malden.