Astrovirología

Los virus son una fuerza impulsora importante en la evolución; la carrera armamentística entre los virus y su huésped, o la hipótesis de la Reina Roja , causa fuertes presiones evolutivas tanto en el huésped como en los virus. ^{[ 4 ]} El huésped evoluciona para evadir y destruir los virus, mientras que el virus desarrolla mecanismos para continuar infectando al huésped. La evolución también está influenciada por la transferencia horizontal de genes virales . Los genes virales pueden insertarse en el genoma del huésped (por ejemplo, los retrovirus ) y, a veces, estos genes son evolutivamente favorables. Un ejemplo común de transferencia horizontal de genes beneficiosa en humanos es el gen de la sincitina, que proviene de virus antiguos y es importante en el desarrollo de la placenta.

Aunque no está demostrado, algunos virólogos postulan que los virus podrían haber desempeñado un papel importante en eventos evolutivos clave, como la aparición de un genoma de ADN a partir de un mundo de ARN , la divergencia de LUCA hacia los tres dominios de la vida ( arqueas , bacterias y eucariotas ) y el desarrollo de la multicelularidad. ^{[ 4 ]} La aparición de un genoma de ADN y la divergencia de LUCA podrían haber sido facilitadas por la transferencia horizontal de genes de polimerasas y otras enzimas de edición genética provenientes de virus. Asimismo, las presiones de selección viral podrían haber contribuido a la divergencia de LUCA para defenderse de diferentes virus, mientras que la multicelularidad proporciona una mayor protección a la población celular frente a los virus. ^{[ 4 ]}

Los virus provocan el ciclo de nutrientes en el océano a través del desvío viral , y hasta el 25% del carbono disponible en la superficie del océano se atribuye a la lisis celular inducida por virus. ^{[ 4 ]}

Se cree que alrededor del 5 % del oxígeno de la Tierra es producido por células infectadas por virus que codifican genes fotosintéticos que de otro modo estarían ausentes en la célula. ^{[ 4 ]} Por ejemplo, algunos virus de cianobacterias contienen genes para el Fotosistema II , lo que permite a esas cianobacterias realizar la fotosíntesis y vivir en una parte diferente del océano que sus contrapartes no infectadas. Algunos virus codifican otros genes metabólicos que permiten nuevas funciones metabólicas en su huésped, por ejemplo, el metabolismo del fosfato, el carbono y el azufre .

Los virus pueden soportar condiciones extremas en la Tierra, desde las chimeneas hidrotermales de las profundidades marinas hasta el permafrost ártico. Se han encontrado virus en entornos naturales extremadamente calientes, fríos y ácidos, hasta 93 °C (199 °F) , hasta -12 °C (10 °F) y con un pH de hasta 1,5. ^{[ 3 ]} Se ha observado que el espacio alberga condiciones aún más adversas, que incluyen fluctuaciones extremas de radiación, temperatura y presión. ^{[ 5 ]}    

Virus como el virus del mosaico del tabaco , el poliovirus y el bacteriófago T1 han mantenido su capacidad infecciosa tras ser expuestos a condiciones similares a las del espacio, incluyendo radiación interestelar, bajas temperaturas y baja presión. ^{[ 4 ]} Se necesitan más estudios para evaluar el riesgo de que virus se transmitan accidentalmente, pero cualquier virus que infecte a un organismo dentro de una nave espacial habitable puede sobrevivir mientras dicho organismo sobreviva.

Los virus latentes, como el virus del herpes, prevalente en humanos, pueden reactivarse durante los vuelos espaciales debido al estrés propio de estos. Si bien los astronautas experimentaron pocos o ningún síntoma, la posibilidad de que otros virus se reactiven o se vuelvan más virulentos representa una amenaza considerable. ^{[ 6 ]}

Además, se ha descubierto que algunas bacterias ( Serratia marcescens ) son más virulentas en condiciones de vuelo espacial, lo que plantea la cuestión de si los virus también podrían volverse más virulentos. ^{[ 7 ]}

Limitar la contaminación directa es fundamental para tener confianza en los resultados de los esfuerzos de detección de vida. Las bacterias representan un desafío significativo de contaminación en las salas limpias de ensamblaje de naves espaciales a pesar de los procedimientos de descontaminación. ^{[ 8 ]} Sin embargo, se encontraron virus en niveles relativamente bajos, según un análisis metagenómico . ^{[ 9 ]} Otro estudio metagenómico detectó virus humanos viables, incluidos herpesvirus y ciclovirus . ^{[ 10 ]}

La vida (y los virus) en otros cuerpos planetarios tienen dos orígenes potenciales importantes: desde la Tierra o desde una segunda génesis (la vida se originó en ese planeta). Los virus antiguos podrían haber sido transportados de la Tierra a otro cuerpo planetario, tal vez tras el impacto de un meteorito masivo o una erupción volcánica. ^{[ 4 ]} Si esto ocurrió, estos virus probablemente serían biológicamente muy similares a los organismos modernos. ^{[ 3 ]} Es posible que la vida terrestre tenga una inmunidad mínima o nula contra el virus antiguo, y cualquier organismo que pueda infectar podría verse debilitado por su reintroducción.

Si los virus extraterrestres forman parte de una segunda génesis, su capacidad de infectar la vida terrestre depende de cómo codifiquen su información genética. Si bien su codificación podría ser incompatible con la vida terrestre, también es posible que el ARN, el ADN o moléculas similares codifiquen la vida en la segunda génesis. En este caso, la vida terrestre podría ser un huésped adecuado. ^{[ 3 ]}

La forma más aceptada sería la litopanspermia, que se centra en la expulsión de material orgánico de meteoritos que impactan contra superficies planetarias. La litopanspermia está respaldada por numerosas evidencias provenientes de meteoritos marcianos, que contienen compuestos orgánicos. ^{[ 12 ]} Además, simulaciones de laboratorio han demostrado que estos eventos explosivos podrían expulsar virus y materia orgánica al espacio, posiblemente sembrando vida allí. ^{[ 13 ] [ 14 ]}

De forma similar a la litopanspermia, el modelo de panspermia cometaria desarrollado por Fred Hoyle y Chandra Wickramasinghe propone que los cometas son la principal forma de transporte y sirven como incubadoras. ^{[ 15 ]} Los cometas son ricos en materiales como agua y poseen una mayor diversidad de compuestos orgánicos. La investigación sobre condritas carbonáceas podría sugerir la presencia de microorganismos fosilizados. ^{[ 15 ]}

Más allá de los cuerpos celestes, la radiopanspermia ofrece una vía alternativa para los viajes interestelares mediante la presión de radiación de las estrellas. Esta teoría, desarrollada en 1903 por Svante Arrhenius , propone que partículas microscópicas, como bacterias o virus, podrían ser impulsadas constantemente por los fotones emitidos por las estrellas. ^{[ 16 ]} Estos fotones actúan de forma similar al viento que impulsa una vela, transfiriendo su momento a las partículas y acelerándolas a través del espacio.

A pesar del interesante potencial de los virus para desempeñar un papel en el origen de la vida, existen varias limitaciones y desafíos.

Uno de los mayores desafíos para la astrovirología radica en la detección de virus en otros planetas. Debido a su tamaño submicroscópico, gran parte de la microscopía moderna no ofrece la resolución necesaria ni cuenta con las herramientas para identificar estas partículas virales.

La microscopía electrónica de transmisión (TEM) ofrece una alta resolución, lo que la convierte en un método comúnmente utilizado para estudiar la morfología y la estructura de los virus. ^{[ 17 ]} Esta alta resolución permite realizar estudios a escala nanométrica. Sin embargo, su uso en el espacio se ve afectado por las fluctuaciones de temperatura y presión, lo que limita la preparación de las muestras. Además, es necesario identificar la membrana circundante para la detección de vida extraterrestre. ^{[ 18 ]}

La microscopía de fluorescencia se ha mostrado prometedora para detectar indicios de vida en Marte mediante el uso de colorantes específicos que se unen a ciertos componentes de los microorganismos, como las membranas celulares o el material genético. Sin embargo, una de las principales desventajas de la microscopía de fluorescencia son los falsos positivos, ya que muchas muestras minerales pueden fluorescer de forma natural bajo diferentes longitudes de onda. Además, la microscopía de fluorescencia no permite obtener detalles como el peso molecular, lo que limita la profundidad del análisis de compuestos complejos. ^{[ 19 ]}