¿Son todos los virus malos para los humanos? Hay villanos y héroes

Los virus tienen mala reputación. Son responsables de la pandemia de Covid-19 y de una larga lista de enfermedades que han asolado a la humanidad desde tiempos inmemoriales. ¿Hay algo que celebrar sobre ellos?

Muchos biólogos como yo creen que existe, al menos para un tipo específico de virus, a saber, los bacteriófagos o virus que infectan a las bacterias. Cuando el ADN de estos virus es capturado por una célula, puede contener instrucciones que le permitan realizar nuevos trucos.

Los bacteriófagos, o fagos para abreviar, controlan las poblaciones bacterianas, tanto en tierra como en el mar. Matan hasta el 40% de las bacterias de los océanos todos los días, lo que ayuda a controlar la proliferación de bacterias y la redistribución de la materia orgánica.

Su capacidad para matar bacterias de forma selectiva también entusiasma a los médicos. Los fagos naturales y modificados se han utilizado con éxito para tratar infecciones bacterianas que no responden a los antibióticos. Este proceso, conocido como terapia con fagos, podría ayudar a combatir la resistencia a los antibióticos.

Investigaciones recientes apuntan a otra función importante de los fagos: pueden ser los últimos modificadores genéticos de la naturaleza, creando nuevos genes que las células pueden modificar para obtener nuevas funciones.

Los fagos son la forma de vida más abundante en el planeta, con un billón (es decir, un 1 con 31 ceros después) de ellos flotando alrededor del mundo en cualquier momento. Como todos los virus, los fagos también tienen altas tasas de replicación y mutación, lo que significa que forman muchas variantes con diferentes características cada vez que se reproducen.

La mayoría de los fagos tienen una capa rígida llamada cápside que está llena de su material genético. En muchos casos, el caparazón tiene más espacio del que necesita el fago para almacenar el ADN esencial para su replicación. Esto significa que los fagos tienen espacio para llevar un bagaje genético adicional: genes que en realidad no son necesarios para la supervivencia del fago y que pueden modificar a voluntad.

Para ver cómo se desarrolla esto, echemos un vistazo más profundo al ciclo de vida de los fagos.

Los fagos vienen en dos sabores principales: templado y virulento. Los fagos virulentos, como muchos otros virus, operan en un programa de invasión-replicación-destrucción. Entran en la celda, secuestran sus componentes, hacen copias de sí mismos y salen disparados.

Los fagos templados, por otro lado, juegan el juego largo. Fusionan su ADN con el de la célula y pueden permanecer inactivos durante años hasta que algo desencadena su activación. Luego vuelven a un comportamiento virulento: se replican y estallan.

Muchos fagos templados utilizan el daño del ADN como desencadenante. Es una especie de señal de “Houston, tenemos un problema”. Si el ADN de la célula se está dañando, eso significa que es probable que el ADN del fago residente sea el siguiente, por lo que el fago decide sabiamente abandonar el barco. Los genes que dirigen a los fagos a replicarse y estallar se desactivan a menos que se detecte daño en el ADN.

Las bacterias han rediseñado los mecanismos que controlan ese ciclo de vida para generar un sistema genético complejo que mis colaboradores y yo hemos estado estudiando durante más de dos décadas.

Las células bacterianas también están interesadas en saber si su ADN está siendo destruido. Si es así, activan un conjunto de genes que intentan reparar el ADN. Esto se conoce como la respuesta SOS bacteriana porque, si falla, la célula está tostada. Las bacterias orquestan la respuesta SOS utilizando una proteína similar a un interruptor que responde al daño del ADN: se enciende si hay daño y permanece apagada si no lo hay.

Quizás no sea sorprendente que los interruptores bacterianos y de fagos estén relacionados evolutivamente. Esto genera la pregunta: ¿Quién inventó el interruptor, las bacterias o los virus?

Nuestra investigación anterior y el trabajo de otros investigadores indican que los fagos llegaron primero. En nuestro informe reciente, descubrimos que la respuesta SOS de Bacteroidetes, un grupo de bacterias que comprenden hasta la mitad de las bacterias que viven en su intestino, está bajo el control de un interruptor de fagos que fue rediseñado para implementar los complejos programas genéticos de las bacterias. Esto sugiere que los interruptores SOS bacterianos son de hecho interruptores de fagos que se modificaron hace eones.

No son solo los interruptores bacterianos los que parecen ser invenciones de fagos. Un hermoso trabajo de detective ha demostrado que un gen bacteriano necesario para la división celular también surgió a través de la “domesticación” de un gen de toxina fago . Y se sabe o se sospecha que muchos sistemas de ataque bacteriano, como las toxinas y las armas genéticas que se usan para inyectarlas en las células, así como el camuflaje que usan para evadir el sistema inmunológico, tienen orígenes de fagos.

Bien, puedes pensar que los fagos son geniales, pero los virus que nos infectan ciertamente no son geniales. Sin embargo, existe una creciente evidencia de que los virus que infectan plantas y animales también son una fuente importante de innovación genética en estos organismos. Se ha demostrado, por ejemplo, que los genes virales domesticados desempeñan un papel clave en la evolución de las placentas de los mamíferos y en el mantenimiento de la humedad de la piel humana.

La evidencia reciente sugiere que incluso el núcleo de una célula, que alberga el ADN, también podría haber sido una invención viral. Los investigadores también han especulado que los antepasados de los virus actuales pueden haber sido pioneros en el uso del ADN como molécula principal para la vida. No es una pequeña hazaña.

Entonces, si bien puede estar acostumbrado a pensar en los virus como los villanos por excelencia, podría decirse que son los motores de la naturaleza para la innovación genética. Es probable que los humanos estén aquí hoy debido a ellos.

*Ivan Erill, profesor asociado de ciencias biológicas, Universidad de Maryland