Qué son los virus gigantes
"Los virus gigantes son un tesoro cuyo mundo aún no se conoce del todo", explica Masaharu Takemura, profesor de la Universidad de Ciencias de Tokio. En el futuro, podrían ofrecer a la humanidad nuevas perspectivas que unan los mundos de la biología y los virus".
Los virus normales son tan diminutos que solamente pueden observarse con un microscopio electrónico, pero los virus gigantes, como su nombre indica, son tan grandes que pueden verse con un microscopio óptico. También tienen un orden de magnitud más de genes. Los virus de la gripe solo tienen ocho genes, mientras que los mimivirus, un tipo de virus gigante, tienen unos 1,000 genes, y los pandoravirus más de 2,000.
El virus Ushiku agranda a su huésped
Los virus bovinos tienen un genoma de al menos 666,605 pares de bases y contienen 784 genes. Se sabe que aproximadamente el 58% de ellos son "genes huérfanos" sin secuencias similares en ninguna base de datos conocida. Otro 25% son similares a virus pertenecientes al mismo grupo de virus gigantes, el 80% de los cuales son próximos al clandestinovirus notificado en Francia en 2021.
El virus Usiku infecta a la ameba Vermamoeba, un organismo unicelular muy extendido en estanques y suelos. El comportamiento de las células huésped tras la infección es muy diferente al de los virus gigantes existentes. Al cabo de unas 60 horas de la infección, las células de la ameba Vermamoeba se hinchan hasta alcanzar aproximadamente el doble de su tamaño normal. En algunos casos, las células eran más de siete veces más grandes de lo normal.
Esto contrasta con el Mimivirus y el virus de Marsella, que infectan de forma similar a la Acanthamoeba, otro organismo unicelular también extendido en estanques y suelos, y provocan que las células huésped se encojan y se disuelvan tras la infección. El efecto de degeneración celular (CPE) de la expansión celular es altamente inusual para un virus gigante.
En particular, los virus bovinos destruyen la membrana nuclear de la célula huésped en el curso de la infección. El núcleo celular es la estructura más importante en la protección del ADN, y la desaparición de su membrana externa no se ha observado en los virus estrechamente relacionados medusavirus y clandestinovirus.
Dado que los virus bovinos poseen las enzimas necesarias para su propia replicación sin depender del núcleo, los investigadores creen que pueden ser capaces de autopropagarse construyendo una "fábrica viral" en el citoplasma sin depender del núcleo del huésped.
(a) Los virus bovinos agrandan las células infectadas. Las células aumentan de tamaño cada hora después de la infección (HPI). (b) Gráfico del tamaño celular medido y cuantificado.
FOTOILUSTRACIÓN: Tokyo University of Science/National Institute of Natural Sciences (NINS)Una cubierta exterior única
La estructura de la superficie de la cápside, la cubierta exterior del virus, también es única. No solo está recubierta de numerosos picos (protuberancias), como en el medusavirus, sino que el virus Usiku también tiene una estructura de "tapa" única.
Este capuchón, que tiene forma de hongo, es una forma que no se encuentra en virus estrechamente relacionados. Además, en la superficie de algunas proteínas de la cápside crecen protuberancias similares a fibras, lo que sugiere que estas fibras pueden tener cadenas de azúcar unidas a ellas.
(a) Imagen reconstruida en 3D de un virus bovino. La gran estructura en espiga alrededor del vértice del eje de simetría quíntuple, que tiene 12 localizaciones en la partícula icosaédrica del virus, es similar a la de los medusavirus. (b) Imagen de corte del virus Ushiku. (c) Gráfico que muestra la resolución de la imagen reconstruida. (d) La estructura característica de la cápside se observa en la parte superior de la proteína que cubre la superficie de la cápside.
Fotoilustración: National Institute of Natural Sciences (NINS)Es un hecho conocido a partir de estudios de mimivirus y otros virus que se cree que las estructuras fibrosas que contienen cadenas de azúcar están profundamente implicadas en la infección. Si las fibras de los virus bovinos intervienen en la infección de las amebas Vermamoeba y en el agrandamiento de la célula huésped, puede decirse que en la superficie de la cápside están inscritas las huellas de la adaptación evolutiva a distintos huéspedes.
Además, los investigadores especulan que el ciclo de infección más largo de los cucurbivirus bovinos que el de los medusavirus y los clandestinovirus también puede deberse a esta estructura superficial única.
La sorprendente teoría sobre el origen de las células eucariotas
La importancia del descubrimiento de los virus bovinos va más allá de la mera documentación de una nueva especie. Detrás se esconde un misterio fundamental en las ciencias de la vida: el origen de los núcleos de las células eucariotas.
En 2001, Takemura propuso la "teoría del origen del virus del núcleo celular", según la cual el antepasado de un gran virus de ADN infectó y coexistió simbióticamente con las arqueas, el antepasado de los eucariotas, dando lugar a la formación del núcleo celular de los eucariotas. Si esta hipótesis es correcta, los núcleos celulares de todos los eucariotas, incluidos animales, plantas y hongos, proceden de virus.
La hipótesis suscitó un gran interés tras el primer informe de la existencia de un virus gigante, mimivirus, en 2003; en 2019, el descubrimiento del medusavirus, miembro de la familia Mamonoviridae, en Jozankei Onsen, Hokkaido, Japón, profundizó aún más el debate sobre la teoría del origen viral nuclear celular. El virus Ushiku puede ofrecer una nueva perspectiva para poner a prueba esta hipótesis.
El comportamiento del virus Ushiku es "intermedio" entre el de los Mammonoviridae, que utilizan el núcleo del huésped como fábrica de virus, y el de los pandoravirus, que desprenden su membrana nuclear. En otras palabras, los virus bovinos podrían complementar la trayectoria evolutiva de los virus gigantes, que han experimentado un cambio gradual en su relación con sus huéspedes.
Nuevos enfoques sobre el origen de la vida
El virus Ushiku es también el primer virus gigante infectante de ameba Vermamoeba que se descubre en el entorno de agua dulce de Japón: el medusavirus en 2019 y el medusavirus stenus encontrado en un río de agua dulce de Kioto en 2021 son solo dos de los virus gigantes descubiertos en Japón en rápida sucesión. Además, aunque sin publicar, Takemura y su equipo ya han identificado varios virus pertenecientes a la familia Mamonoviridae.
Algunos de ellos son conocidos por provocar graves infecciones causadas por amebas. Si se consigue esclarecer el mecanismo por el que los virus gigantes infectan y destruyen las amebas, podrían surgir en el futuro nuevos enfoques para la prevención y el tratamiento de tales enfermedades. Las respuestas a dos grandes preguntas: el origen de la vida y el futuro de la medicina, pueden estar latentes en las aguas dulces de los lagos, estanques y ríos de Japón.
Editado por Daisuke Takimoto
Artículo publicado originalmente enWIRED Japón. Adaptado por Mauricio Serfatty Godoy.
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