Amigos de largo plazo

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Diciembre de 2016
Iván Obolensky

Cuando nos sentimos enfermos con síntomas de resfriado, la pregunta más frecuente que nos hacemos es: ¿tengo una infección viral o bacteriana? Si es viral, sabremos que estamos fuera del alcance de los antibióticos y, a menos que la enfermedad se detecte temprano, no queda más por hacer que perseverar y esperar una pronta mejoría. El consejo médico habitual es reposo largo y beber muchos líquidos.1

Podríamos preguntarnos por qué es tan difícil el tratamiento de las infecciones virales. Parecen ser peores que las bacterianas. Tal vez sería mejor que libráramos al mundo de los virus por completo.

Tal vez no.

Los virus son diez veces más numerosos que las bacterias y hay más de cien millones de tipos diferentes. Son la forma de vida más abundante sobre la tierra y superan a todas las demás combinadas. La mayoría de los virus actúa para controlar la población de bacterias que, si se dejaran crecer sin medida, cubrirían el planeta con un lodo viscoso. Los virus marinos destruyen diariamente entre el 20 y el 40 % de todas las bacterias de los océanos, permitiendo de esta manera que haya una vida acuática más compleja y, en última instancia, que nosotros mismos existamos.

Los virus necesitan bacterias para sobrevivir, pero las bacterias también requieren de los virus. Los virus ayudan a difundir el material genético de las bacterias en toda la población huésped, permitiendo su rápida adaptación a los cambios ambientales.2

Los virus y las bacterias han luchado y se han ayudado mutuamente durante miles de millones de años.

Aunque la diferencia más obvia entre los dos microorganismos es que los virus son mucho más pequeños y menos complejos, ambos evolucionaron a partir de la vida celular anterior y, en última instancia, tienen el mismo ancestro autorreplicante. Están relacionados y, sin embargo, son muy diferentes. ¿Por qué razón?

Imaginemos que la naturaleza llega a una encrucijada y debe elegir entre dos caminos. Uno lo señala un signo en forma de flecha que representa complejidad. El otro está marcado con una flecha similar, pero que indica simplicidad. ¿Qué camino elegiría? La naturaleza se decidió por ambas alternativas.

La división se produjo hace unos 3400 millones de años. Mientras que las bacterias tomaron el camino complejo hacia estructuras multicelulares más grandes, los virus desecharon todo, menos aquello que les era absolutamente necesario, y se hicieron más pequeños. Un virus típico de la influenza lo conforman apenas catorce genes de proteínas rodeados por una vaina proteica.3

¿Qué hizo posible esta diversificación? El agua.

El agua es el medio en el que los virus y las bacterias pueden interactuar. Es también la razón por la que los humanos, las bacterias y los virus hemos tenido una relación tan larga y compleja.

Los seres humanos somos básicamente criaturas del agua y debemos contar con grandes cantidades de esta para sobrevivir, más que la requerida por la mayoría de los mamíferos. Bajo condiciones extremas, un cuerpo humano puede liberar tres galones de sudor en un solo día. Esta es la razón por la cual la mayoría de las civilizaciones se asentó alrededor de ríos y otras fuentes de agua. Incluso hoy en día, el acceso al agua potable es el prerrequisito principal para la supervivencia humana, por encima de los alimentos.

La regulación del calor es importante para todas las criaturas de sangre caliente. La piel de los mamíferos funciona como un radiador. Las redes de pequeños vasos sanguíneos transportan calor desde el interior del cuerpo y lo irradian hacia afuera. Los seres humanos utilizamos también este mecanismo, pero el sistema de enfriamiento humano es más eficaz.

Los seres humanos contamos con dos tipos de glándulas sudoríparas: las ecrinas y la apocrinas. Excretamos dos formas de sudor.

Las glándulas ecrinas secretan un líquido claro e inodoro para estimular la pérdida de calor a través de la evaporación. La densidad más alta de glándulas sudoríparas se encuentra en las palmas de las manos y las plantas de los pies, aunque los seres humanos sudamos por todas las partes del cuerpo. En la mayoría de los otros mamíferos, las glándulas ecrinas solo se encuentran en áreas que no tienen pelo, tales como las almohadillas de las patas y los hocicos.

Nuestras glándulas apocrinas están ubicadas en áreas específicas del cuerpo. La axila es una de ellas. No responden a estímulos térmicos sino emocionales. El olor asociado no se debe al sudor, que es inodoro, sino a la descomposición bacteriana. Otros mamíferos distintos a los primates tienen glándulas apocrinas en la mayor parte de sus cuerpos, pero no glándulas ecrinas.

El gran número de glándulas ecrinas y la capacidad de enfriar rápidamente el cuerpo permitieron a los seres humanos desarrollar la caza de resistencia. La persecución prolongada de los animales de un rebaño conducía al sobrecalentamiento de la presa y a su colapso final. No se necesitaban garras ni dientes grandes. La capacidad de agotar y atrapar las presas, y una extraordinaria habilidad sensorial, hicieron de los seres humanos uno de los depredadores más peligrosos del planeta.

Como nota al margen podemos decir que las habilidades sensoriales humanas se han subestimado a menudo al compararlas con las de otros animales; se dice que los bosquimanos del Kalahari pueden apreciar a simple vista cuatro de las lunas de Júpiter.

Ya sea debido a cambios en el clima o a la caza excesiva, las presas disponibles empezaron a escasear, y la humanidad desarrolló la agricultura. Con la capacidad de almacenar alimentos, la vida cambió notablemente y dejó de ser necesario que los humanos viviesen en pequeños grupos para evitar sobrecargar el medio ambiente. Los alimentos se hicieron abundantes y el tamaño de la población aumentó. El agua seguía siendo un componente vital porque las plantas también necesitaban agua, a menudo en grandes cantidades. Surgieron las ciudades, y debido a sus poblaciones grandes y densamente concentradas, las bacterias, los virus y los humanos desarrollaron una relación más íntima. La abundancia de agua, el tamaño de la población y el aumento de la densidad de habitantes permitieron que las infecciones por virus y bacterias se volvieran autosostenibles en sus anfitriones humanos.

Nuestros antepasados ​​cazadores o recolectores vivían, por el contrario, en pequeños grupos de cincuenta o menos personas, lo que permitía al hombre primitivo sufrir menos enfermedades infecciosas que las que se conocen hoy.4

En un momento dado los virus llegaron a una coyuntura similar a la alcanzada hace 3400 millones de años, cuando la vida unicelular se dividió en virus y bacterias. Los virus podrían haber evolucionado hacia una simplicidad aún mayor o tomar un giro hacia la complejidad. Una vez más, la respuesta de la naturaleza incluyó ambas opciones. Se han descubierto virus gigantes que contienen más de 1000 genes y que son casi del tamaño de algunas bacterias.

A lo largo del camino hacia una mayor simplicidad, ¿cuánto más simple podría volverse un virus? Aunque no se ha descubierto la existencia de alguna conexión, es posible que los priones sean los virus más simplificados de todos. Los priones son proteínas* con una forma particular, que actúan como agentes infecciosos e inducen a otras proteínas bien formadas que se encuentran en el sistema nervioso de los mamíferos a desdoblarse mal, lo que mata la célula nerviosa y conduce a diversas enfermedades cerebrales.5

La forma en que se desdoblan las proteínas puede resultar en una enfermedad, pero los dobleces de las proteínas también son una herramienta importante de investigación. Descifrar la huella evolutiva de las bacterias y los virus es difícil porque las conchas de proteínas blandas de los virus no se fosilizan, ni tampoco la mayoría de las bacterias, lo que significa que no existe un registro histórico. Trazar las formas de las proteínas víricas y compararlas con las de otros microorganismos, como las algas azul verdosas que se fosilizan, permite esbozar una historia.

Hoy, la relación entre los virus, las bacterias y los seres humanos se encuentra aún más interconectada, como lo han descubierto varios avances recientes de la investigación sobre el genoma.

Uno de ellos es la confirmación de que ciertas especies de bacterias han desarrollado sistemas inmunes contra los virus, lo que en última instancia podría ser importante.

Los organismos complejos se componen de células con un núcleo en el que cadenas de nucleótidos** forman hebras de ADN que actúan como planos genéticos. Las secuencias específicas de nucleótidos dentro de esas cadenas programan la fabricación de las moléculas que las células necesitan para mantenerse y replicarse.

Un organismo unicelular es como una pequeña fábrica que produce proteínas, lo mismo que otras moléculas que la célula necesita, y luego las recicla. Los virus inyectan su propio ADN en una bacteria y se hacen cargo de sus estructuras internas de fabricación, destruyendo en última instancia a la bacteria y liberando muchos más virus.

Las bacterias de estafilococos, que producen faringitis en los seres humanos, contienen secuencias peculiares de ADN que se repiten como un palíndromo (palabra que se deletrea lo mismo hacia atrás que hacia adelante, como, por ejemplo, RADAR). Estas secuencias se conocieron como repeticiones palindrómicas cortas agrupadas y regularmente interespaciadas, mejor conocidas en inglés como CRISPR. Entre las repeticiones se encuentran espaciadores que contienen copias de las secuencias de ADN de los virus que se alimentan de las bacterias estreptocócicas.

Las repeticiones, los espaciadores, así como las enzimas*** que separan las proteínas, denominadas enzimas asociadas a CRISPR (enzimas Cas), forman una de las defensas de las bacterias estreptocócicas. Las CRISPR codifican la información necesaria para identificar el ADN de un virus no deseado y lo destruyen.

La investigación en esta área dio un giro único al reconocer que cualquier secuencia del ADN de hasta cerca de veinte nucleótidos de longitud podría programarse para la eliminación usando el sistema de CRISPR, o sustituirse por una secuencia diferente de una manera mucho más exacta que la permitida por las técnicas anteriores.

Las consecuencias para la edición de los genes son impresionantes.

Aunque el uso del sistema CRISPR no es completamente eficaz, abre la puerta a la posibilidad no muy lejana de reemplazar genes nocivos y evitar el deterioro genético, así como de eliminar enfermedades específicas.6, 7, 8, 9

Por otro lado, la utilización de virus que atacan a bacterias específicas también puede llegar a ser un medio para aumentar los antibióticos disponibles en este momento o para reemplazar los que ya no son eficaces.

Queda todavía un largo camino por recorrer antes de que podamos ir al consultorio de un médico y sonreír cuando este nos diga que tenemos una infección viral. De cualquier manera, ya no es imposible y cuando se pueda, los humanos, los virus y las bacterias habremos entrado en una nueva relación donde cada uno pueda servir a los demás.

 


 

* Proteínas: moléculas grandes que se forman en hebras (similares a un pelo, que es una proteína) construidas a partir de bloques de aminoácidos (los aminoácidos contienen grupos amino, NH2. El nombre es similar al amoníaco porque los dos son semejantes, solo que el amoníaco es NH3).

** Nucleótido: una molécula que cuando se enlaza crea ADN (ácido desoxirribonucleico), la famosa hélice doble que forma nuestros cromosomas o genes.

*** Enzimas: las sustancias en los organismos vivos que promueven un cambio químico (la división de una proteína, por ejemplo) sin sufrir ellas mismas una transformación.


 

  1. Aunque esto puede hallarse como consejo en varios sitios web (Ver: http://www.hcfwcda.com/Health-Care-For-Women/pdf/commonconcerns.pdf), se ha advertido que nunca se ha probado clínicamente (Ver: http://www.nytimes.com/2011/01/11/health/11really.html). Dicho esto, probablemente esta recomendación comenzó durante la gripe española de 1918. Muchas víctimas abandonaron el reposo demasiado temprano y murieron de infecciones secundarias o tuvieron una recaída en los síntomas. En muchos casos, a las víctimas de la pandemia les tomó muchos meses recuperarse (Ver: The Great Influenza: The Epic Story of the Deadliest Plague in History por John M. Barry).
  2. Crawford, D. (2011) Viruses: A Very Short Introduction. Nueva York, NY: Oxford University Press.
  3. Richter, V. (2015) What came first, cells or viruses? Cosmos. Consultado el 4 de diciembre de 2016 en: https://cosmosmagazine.com/biology/what-came-first-cells-or-viruses.
  4. Desowitz, R. S. (2015) New Guinea Tapeworms and Jewish Grandmothers, Tales of Parasites and People. Nueva York, NY: W. W. Norton & Company.
  5. A. (2013) What are Prions? The Prion Alliance. Consultado el 4 de diciembre de 2016 en: http://www.prionalliance.org/2013/11/26/what-are-prions/.
  6. Zhang, S. (2015) Everything You Need to Know about CRISPR, the New Tool that EDITS DNA. Consultado el 4 de diciembre de 2016 en: http://gizmodo.com/everything-you-need-to-know-about-crispr-the-new-tool-1702114381.
  7. Zimmer, C. (2015) Breakthrough DNA Editor Born of Bacteria. Quanta Magazine. Consultado el 4 de diciembre de 2016 en: https://www.quantamagazine.org/20150206-crispr-dna-editor-bacteria/.
  8. A. (2012) CRISPR Systems in prokaryotic immunity. The Doudna Lab. Consultado el 4 de diciembre de 2016 en: http://rna.berkeley.edu/crispr.html.
  9. Gervelis, H. (2013) The CRISPR Immune System in Bacteria and Archaea. Consultado el 4 de diciembre de 2016 en: https://microbewiki.kenyon.edu/index.php/The_CRISPR_Immune_System_in_Bacteria_and_Archaea.

 


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  1. Craig Houchin
    Craig Houchin12-08-2016

    Hey Ivan,

    Thanks for the article. Your science writing is always informative and enjoyable. It’s like going to school without the bullying and bad lunches.

  2. SILVIA
    SILVIA12-09-2016

    Hello Ivan and thank you.
    I had no idea of the relationship between virus and bacteria, fascinating.

    This article reminded me a comment a Doctor made about 5 years ago: the viruses are becoming more resistant to medicines/antibiotics and, he added, Doctor are concerned on how their evolution is going to affect the medical field in finding new ways to combat them.

    Thank you for sharing your knowledge.

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