Introducción a los virus

Un virus es un agente infeccioso diminuto que se reproduce dentro de las células de los huéspedes vivos . Cuando se infecta, la célula huésped se ve obligada a producir rápidamente miles de copias idénticas del virus original. A diferencia de la mayoría de los seres vivos , los virus no tienen células que se dividan; los nuevos virus se ensamblan en la célula huésped infectada. Pero a diferencia de agentes infecciosos más simples como los priones , contienen genes , que les permiten mutar y evolucionar. Se han descrito en detalle más de 4800 especies de virus ^{[ 1 ]} de los millones que existen en el medio ambiente. Su origen no está claro: algunos pueden haber evolucionado a partir de plásmidos —fragmentos de ADN que pueden moverse entre células—, mientras que otros pueden haber evolucionado a partir de bacterias .

Los virus están formados por dos o tres partes. Todos incluyen genes . Estos genes contienen la información biológica codificada del virus y están compuestos de ADN o ARN . Todos los virus también están cubiertos por una capa de proteína para proteger los genes. Algunos virus pueden tener una envoltura de una sustancia similar a la grasa que cubre la capa de proteína y los hace vulnerables al jabón. Un virus con esta "envoltura viral" la utiliza, junto con receptores específicos , para entrar en una nueva célula huésped. Los virus varían en forma, desde las simples helicoidales e icosaédricas hasta estructuras más complejas . Los virus varían en tamaño de 20 a 300 nanómetros ; se necesitarían entre 33 000 y 500 000 de ellos, colocados uno tras otro, para alcanzar 1 centímetro (0,4 pulgadas) . 

Los virus se propagan de muchas maneras. Aunque muchos son muy específicos en cuanto a qué especie huésped o tejido atacan, cada especie de virus depende de un método particular para replicarse. Los virus de las plantas a menudo se propagan de planta a planta por insectos y otros organismos , conocidos como vectores . Algunos virus de humanos y otros animales se propagan por exposición a fluidos corporales infectados. Virus como la influenza se propagan por el aire a través de gotitas de humedad cuando las personas tosen o estornudan. Virus como el norovirus se transmiten por la vía fecal-oral , que implica la contaminación de manos, alimentos y agua. El rotavirus a menudo se propaga por contacto directo con niños infectados. El virus de la inmunodeficiencia humana, VIH , se transmite por fluidos corporales transferidos durante las relaciones sexuales. Otros, como el virus del dengue , se propagan por insectos chupadores de sangre .

Los virus, especialmente los de ARN, pueden mutar rápidamente y dar lugar a nuevos tipos. Los huéspedes pueden tener poca protección contra estas nuevas formas. El virus de la gripe, por ejemplo, muta con frecuencia, por lo que se necesita una nueva vacuna cada año. Los cambios importantes pueden causar pandemias , como la gripe porcina de 2009 que se propagó a la mayoría de los países. A menudo, estas mutaciones se producen cuando el virus ya ha infectado a otros animales. Algunos ejemplos de estas enfermedades zoonóticas incluyen el coronavirus en murciélagos y la gripe en cerdos y aves, antes de que estos virus se transmitieran a los humanos .

Las infecciones virales pueden causar enfermedades en humanos, animales y plantas. En personas y animales sanos, el sistema inmunitario suele eliminar las infecciones , proporcionando inmunidad de por vida contra ese virus. Los antibióticos , que actúan contra las bacterias, no tienen efecto, pero los antivirales pueden tratar infecciones potencialmente mortales. Las vacunas que generan inmunidad de por vida pueden prevenir algunas infecciones.

• Virión : Partícula viral individual, situada fuera de su célula huésped; puede ser defectuosa y no infecciosa.
• Cápside : la envoltura proteica que rodea los genes del virus; esta envoltura está formada por muchas proteínas más pequeñas que son idénticas y se denominan capsómeros.
• Envoltura viral : Algunos virus tienen una burbuja de grasa que rodea al virión.
• Gen : Un segmento de ADN o ARN ; los genes son como oraciones formadas por las "letras" del alfabeto de nucleótidos. Los genes dirigen la reproducción de los virus. Los diferentes tipos de virus tienen genes compuestos de ADN o ARN, pero no de ambos.
• Rango de huéspedes : los animales, plantas o bacterias que puede infectar un determinado tipo de virus.
• Bacteriófagos : virus que se reproducen en bacterias.
• Tropismo celular : el tipo de célula en la que un virus puede reproducirse.
• Serotipo : una agrupación de virus basada en los antígenos presentes en la superficie del virus.
• Simetría: Todos los virus de un mismo tipo son idénticos y sus partículas tienen una estructura cúbica, helicoidal o compleja.

En 1884, el microbiólogo francés Charles Chamberland inventó el filtro de Chamberland (o filtro Chamberland-Pasteur), que contiene poros más pequeños que las bacterias . De esta manera, podía hacer pasar una solución que contenía bacterias a través del filtro y eliminarlas por completo. A principios de la década de 1890, el biólogo ruso Dmitri Ivanovsky utilizó este método para estudiar lo que se conoció como el virus del mosaico del tabaco . Sus experimentos demostraron que los extractos de las hojas trituradas de plantas de tabaco infectadas permanecen infecciosos después de la filtración. ^{[ 2 ]}

Al mismo tiempo, otros científicos demostraron que, aunque estos agentes (más tarde llamados virus) eran diferentes de las bacterias y aproximadamente cien veces más pequeños, aún podían causar enfermedades. En 1899, el microbiólogo holandés Martinus Beijerinck observó que el agente solo se multiplicaba en células en división . Lo llamó "fluido vivo contagioso" ( en latín : contagium vivum fluidum ) o "germen vivo soluble" porque no pudo encontrar partículas similares a gérmenes. ^{[ 3 ]} A principios del siglo XX, el bacteriólogo inglés Frederick Twort descubrió virus que infectan bacterias, ^{[ 4 ]} y el microbiólogo franco-canadiense Félix d'Herelle describió virus que, al agregarse a bacterias que crecían en agar , provocaban la formación de áreas enteras de bacterias muertas. El recuento de estas áreas muertas le permitió calcular el número de virus en la suspensión. ^{[ 5 ]}

La invención del microscopio electrónico en 1931 trajo las primeras imágenes de virus. ^{[ 6 ]} En 1935, el bioquímico y virólogo estadounidense Wendell Meredith Stanley examinó el virus del mosaico del tabaco (TMV) y descubrió que estaba compuesto principalmente de proteínas . ^{[ 7 ]} Poco tiempo después, se demostró que este virus estaba compuesto de proteínas y ARN . ^{[ 8 ]} Rosalind Franklin desarrolló imágenes cristalográficas de rayos X y determinó la estructura completa del TMV en 1955. ^{[ 9 ]} Franklin confirmó que las proteínas virales formaban un tubo hueco en espiral, envuelto por ARN, y también demostró que el ARN viral era una cadena simple, no una doble hélice como el ADN. ^{[ 10 ]}

Un problema para los primeros científicos fue que no sabían cómo cultivar virus sin usar animales vivos. El avance se produjo en 1931, cuando los patólogos estadounidenses Ernest William Goodpasture y Alice Miles Woodruff cultivaron el virus de la influenza y otros virus en huevos de gallina fertilizados. ^{[ 11 ]} Algunos virus no podían cultivarse en huevos de gallina. Este problema se resolvió en 1949, cuando John Franklin Enders , Thomas Huckle Weller y Frederick Chapman Robbins cultivaron el virus de la polio en cultivos de células animales vivas. ^{[ 12 ]} Se han descrito en detalle más de 4800 especies de virus . ^{[ 1 ]}

Los virus coexisten con la vida dondequiera que esta se presente. Probablemente han existido desde que evolucionaron las primeras células vivas. Su origen sigue sin estar claro porque no se fosilizan , por lo que las técnicas moleculares han sido la mejor manera de formular hipótesis sobre cómo surgieron. Estas técnicas dependen de la disponibilidad de ADN o ARN viral antiguo, pero la mayoría de los virus que se han conservado y almacenado en laboratorios tienen menos de 90 años. ^{[ 13 ] [ 14 ]} Los métodos moleculares solo han tenido éxito en rastrear la ascendencia de los virus que evolucionaron en el siglo XX. ^{[ 15 ]} Es posible que nuevos grupos de virus hayan surgido repetidamente en todas las etapas de la evolución de la vida. ^{[ 16 ]} Existen tres teorías principales sobre los orígenes de los virus: ^{[ 16 ] [ 17 ]}

Teoría regresiva

Es posible que los virus hayan sido en el pasado células pequeñas que parasitaban células más grandes. Con el tiempo, perdieron los genes que ya no necesitaban para su modo de vida parasitario. Las bacterias Rickettsia y Chlamydia son células vivas que, al igual que los virus, solo pueden reproducirse dentro de las células huésped. Esto respalda esta teoría, ya que su dependencia del parásito podría haber provocado la pérdida de los genes que les permitían vivir de forma independiente. ^{[ 18 ]}

Teoría del origen celular

Algunos virus podrían haber evolucionado a partir de fragmentos de ADN o ARN que "escaparon" de los genes de un organismo más grande. El ADN escapado podría provenir de plásmidos —fragmentos de ADN que pueden moverse entre células—, mientras que otros podrían haber evolucionado a partir de bacterias. ^{[ 19 ]}

Teoría de la coevolución

Los virus podrían haber evolucionado a partir de moléculas complejas de proteínas y ADN al mismo tiempo que aparecieron las primeras células en la Tierra, y habrían dependido de la vida celular durante muchos millones de años. ^{[ 20 ]}

Todas estas teorías presentan problemas. La hipótesis regresiva no explica por qué ni siquiera los parásitos celulares más pequeños se asemejan a los virus en absoluto. La hipótesis del escape o del origen celular no explica la presencia de estructuras únicas en los virus que no aparecen en las células. La hipótesis de la coevolución, o "primero el virus", entra en conflicto con la definición de virus, ya que estos dependen de las células huésped. ^{[ 20 ] [ 21 ]} Además, se reconoce que los virus son antiguos y que sus orígenes preceden a la divergencia de la vida en los tres dominios . ^{[ 22 ]} Este descubrimiento ha llevado a los virólogos modernos a reconsiderar y reevaluar estas tres hipótesis clásicas. ^{[ 16 ] [ 22 ]}

Una partícula viral, también llamada virión , consta de genes hechos de ADN o ARN que están rodeados por una cubierta protectora de proteína llamada cápside . ^{[ 23 ]} Collier, Balows y Sussman 1998 , pp. 33–55 La cápside está hecha de muchas moléculas de proteína más pequeñas e idénticas llamadas capsómeros . La disposición de los capsómeros puede ser icosaédrica (de 20 caras), helicoidal o más compleja. Hay una capa interna alrededor del ADN o ARN llamada nucleocápside , hecha de proteínas. Algunos virus están rodeados por una burbuja de lípidos (grasa) llamada envoltura , lo que los hace vulnerables al jabón y al alcohol. ^{[ 24 ]} 

Tamaño

Los virus se encuentran entre los agentes infecciosos más pequeños y son demasiado pequeños para ser vistos con un microscopio óptico ; la mayoría de ellos solo pueden verse con un microscopio electrónico . Sus tamaños varían de 20 a 300 nanómetros ; se necesitarían de 33 000 a 500 000 de ellos, colocados uno tras otro, para alcanzar un centímetro (0,4 pulgadas). ^{[ 25 ]} En comparación, las bacterias suelen tener alrededor de 1000 nanómetros (1 micrómetro ) de diámetro, y las células huésped de organismos superiores suelen tener unas pocas decenas de micrómetros. Algunos virus, como los megavirus y los pandoravirus , son virus relativamente grandes. Con un tamaño aproximado de 1000 nanómetros, estos virus, que infectan amebas , fueron descubiertos en 2003 y 2013. ^{[ 26 ] [ 27 ]} Son aproximadamente diez veces más anchos (y, por lo tanto, mil veces más voluminosos) que los virus de la gripe , y el descubrimiento de estos virus "gigantes" asombró a los científicos. ^{[ 28 ]}      

síntesis de proteínas

Las proteínas son esenciales para la vida. Las células producen nuevas moléculas de proteínas a partir de aminoácidos, basándose en la información codificada en el ADN. Cada tipo de proteína es especializada y generalmente realiza una sola función; por lo tanto, si una célula necesita realizar una nueva función, debe sintetizar una nueva proteína. Los virus obligan a la célula a producir proteínas que no necesita, pero que son necesarias para su reproducción. La síntesis de proteínas consta de dos pasos principales: transcripción y traducción . ^{[ 35 ]}

La transcripción es el proceso mediante el cual la información del ADN, denominada código genético , se utiliza para producir copias de ARN llamadas ARN mensajero (ARNm). Estas migran a través de la célula y transportan el código a los ribosomas, donde se utiliza para sintetizar proteínas. Este proceso se denomina traducción porque la estructura de aminoácidos de la proteína está determinada por el código del ARNm. Por lo tanto, la información se traduce del lenguaje de los ácidos nucleicos al lenguaje de los aminoácidos. ^{[ 35 ]}

Algunos ácidos nucleicos de los virus de ARN funcionan directamente como ARNm sin modificaciones adicionales. Por esta razón, estos virus se denominan virus de ARN de sentido positivo. ^{[ 36 ]} En otros virus de ARN, el ARN es una copia complementaria del ARNm y estos virus dependen de la célula o de su propia enzima para producir ARNm. Estos se denominan virus de ARN de sentido negativo . En los virus formados a partir de ADN, el método de producción de ARNm es similar al de la célula. Las especies de virus denominadas retrovirus se comportan de manera completamente diferente: tienen ARN, pero dentro de la célula huésped se produce una copia de ADN de su ARN con la ayuda de la enzima transcriptasa inversa . Este ADN se incorpora al ADN del huésped y se copia en ARNm mediante las vías normales de la célula. ^{[ 37 ]}

Cuando un virus infecta una célula, la obliga a producir miles de virus más. Lo hace haciendo que la célula copie el ADN o ARN del virus, produciendo proteínas virales, que se ensamblan para formar nuevas partículas virales. ^{[ 38 ]}

Hay seis etapas básicas y superpuestas en el ciclo de vida de los virus en las células vivas: ^{[ 39 ]}

• La unión consiste en la fijación del virus a moléculas específicas en la superficie celular. Esta especificidad limita la infección del virus a un tipo celular muy específico. Por ejemplo, el virus de la inmunodeficiencia humana (VIH) infecta únicamente a los linfocitos T humanos , ya que su proteína de superficie, gp120 , solo reacciona con CD4 y otras moléculas presentes en la superficie de estos linfocitos. Los virus vegetales solo pueden unirse a células vegetales y no pueden infectar animales. Este mecanismo ha evolucionado para favorecer a aquellos virus que solo infectan células en las que son capaces de reproducirse.
• La penetración se produce tras la adhesión; los virus penetran en la célula huésped por endocitosis o por fusión con la célula.
• El desensamblaje se produce dentro de la célula cuando la cápside viral es eliminada y destruida por enzimas virales o enzimas del huésped, exponiendo así el ácido nucleico viral.
• La replicación de las partículas virales es la etapa en la que una célula utiliza el ARN mensajero viral en sus sistemas de síntesis de proteínas para producir proteínas virales. La capacidad de síntesis de ARN o ADN de la célula produce el ADN o ARN del virus.
• El ensamblaje tiene lugar en la célula cuando las proteínas virales y el ácido nucleico recién creados se combinan para formar cientos de nuevas partículas virales.
• La liberación se produce cuando los nuevos virus escapan o se liberan de la célula. La mayoría de los virus lo logran provocando la ruptura de las células, un proceso llamado lisis . Otros virus, como el VIH, se liberan de forma más gradual mediante un proceso llamado gemación .

Los virus tienen una amplia gama de efectos estructurales y bioquímicos en la célula huésped. ^{[ 40 ]} Estos se denominan efectos citopáticos . ^{[ 41 ]} La mayoría de las infecciones virales finalmente resultan en la muerte de la célula huésped. Las causas de muerte incluyen la lisis celular (ruptura), alteraciones en la membrana superficial de la célula y apoptosis (suicidio celular). ^{[ 42 ]} A menudo, la muerte celular es causada por el cese de su actividad normal debido a proteínas producidas por el virus, no todas las cuales son componentes de la partícula viral. ^{[ 43 ]}

Algunos virus no causan cambios aparentes en la célula infectada. Las células en las que el virus está latente (inactivo) muestran pocos signos de infección y a menudo funcionan con normalidad. ^{[ 44 ]} Esto provoca infecciones persistentes y el virus suele permanecer inactivo durante muchos meses o años. Este suele ser el caso de los virus del herpes . ^{[ 45 ] [ 46 ]}

Algunos virus, como el virus de Epstein-Barr , a menudo provocan la proliferación celular sin causar malignidad ; ^{[ 47 ]} pero otros virus, como el virus del papiloma , son una causa establecida de cáncer. ^{[ 48 ]} Cuando el ADN de una célula es dañado por un virus de tal manera que la célula no puede repararse, esto suele desencadenar la apoptosis. Uno de los resultados de la apoptosis es la destrucción del ADN dañado por la propia célula. Algunos virus tienen mecanismos para limitar la apoptosis de modo que la célula huésped no muera antes de que se hayan producido virus descendientes; el VIH , por ejemplo, hace esto. ^{[ 49 ]}

Existen muchas formas en que los virus se propagan de un huésped a otro, pero cada especie de virus utiliza solo una o dos. Muchos virus que infectan a las plantas son transportados por organismos ; estos organismos se denominan vectores . Algunos virus que infectan a los animales, incluidos los humanos, también se propagan por vectores, generalmente insectos hematófagos, pero la transmisión directa es más común. Algunas infecciones virales, como el norovirus y el rotavirus , se propagan a través de alimentos y agua contaminados, por contacto con las manos y objetos de uso común , y por contacto íntimo con otra persona infectada, mientras que otras, como el SARS-CoV-2 y los virus de la gripe, se transmiten por el aire. Virus como el VIH, la hepatitis B y la hepatitis C a menudo se transmiten por relaciones sexuales sin protección o agujas hipodérmicas contaminadas . Para prevenir infecciones y epidemias, es importante conocer cómo se propaga cada tipo de virus. ^{[ 50 ]}

En los humanos

Las enfermedades humanas comunes causadas por virus incluyen el resfriado común , la gripe , la varicela y el herpes labial . Enfermedades graves como el ébola y el SIDA también son causadas por virus. ^{[ 51 ]} Muchos virus causan poca o ninguna enfermedad y se consideran "benignos". Los virus más dañinos se describen como virulentos . ^{[ 52 ]} Los virus causan diferentes enfermedades según los tipos de células que infectan. Algunos virus pueden causar infecciones crónicas o de por vida , donde los virus continúan reproduciéndose en el cuerpo a pesar de los mecanismos de defensa del huésped. ^{[ 53 ]} Esto es común en las infecciones por el virus de la hepatitis B y el virus de la hepatitis C. Las personas infectadas crónicamente con un virus se conocen como portadores. Sirven como importantes reservorios del virus. ^{[ 54 ] [ 55 ]}

Endémico

Si la proporción de portadores en una población determinada alcanza un umbral determinado, se dice que una enfermedad es endémica . ^{[ 56 ]} Antes de la llegada de la vacunación, las infecciones por virus eran comunes y los brotes ocurrían regularmente. En países con clima templado, las enfermedades virales suelen ser estacionales. La poliomielitis , causada por el poliovirus , ocurría a menudo en los meses de verano. ^{[ 57 ]} Por el contrario, los resfriados, la gripe y las infecciones por rotavirus suelen ser un problema durante los meses de invierno. ^{[ 58 ] [ 59 ]} Otros virus, como el virus del sarampión , causaban brotes regularmente cada tres años. ^{[ 60 ]} En los países en desarrollo, los virus que causan infecciones respiratorias y entéricas son comunes durante todo el año. Los virus transmitidos por insectos son una causa común de enfermedades en estos entornos. Los virus del Zika y del dengue, por ejemplo, se transmiten por mosquitos Aedes hembra , que pican a los humanos particularmente durante la temporada de reproducción de los mosquitos. ^{[ 61 ]}

Pandemia y emergencia

Aunque las pandemias virales son eventos raros, el VIH —que evolucionó a partir de virus encontrados en monos y chimpancés— ha sido pandémico desde al menos la década de 1980. ^{[ 63 ]} Durante el siglo XX hubo cuatro pandemias causadas por el virus de la influenza y las que ocurrieron en 1918 , 1957 y 1968 fueron graves. ^{[ 64 ]} Antes de su erradicación, la viruela fue causa de pandemias durante más de 3000 años. ^{[ 65 ]} A lo largo de la historia, la migración humana ha ayudado a la propagación de infecciones pandémicas; primero por mar y en los tiempos modernos también por aire. ^{[ 66 ]}

Con la excepción de la viruela, la mayoría de las pandemias son causadas por virus de reciente evolución. Estos virus "emergentes" suelen ser mutantes de virus menos dañinos que han circulado previamente en humanos o en otros animales. ^{[ 67 ]}

El síndrome respiratorio agudo severo (SARS) y el síndrome respiratorio de Oriente Medio (MERS) son causados ​​por nuevos tipos de coronavirus . Se sabe que otros coronavirus causan infecciones leves en humanos, ^{[ 68 ]} por lo que la virulencia y la rápida propagación de las infecciones por SARS —que para julio de 2003 habían causado alrededor de 8000 casos y 800 muertes— fueron inesperadas y la mayoría de los países no estaban preparados. ^{[ 69 ]}

Un coronavirus relacionado surgió en Wuhan , China, en noviembre de 2019 y se propagó rápidamente por todo el mundo. Se cree que se originó en murciélagos y posteriormente se denominó coronavirus del síndrome respiratorio agudo grave 2. Las infecciones con este virus causan una enfermedad llamada COVID-19 , cuya gravedad varía de leve a mortal, ^{[ 70 ]} y provocó una pandemia en 2020. [ ^{62 ] [ 71 ] [ 72 ] Se} impusieron restricciones sin precedentes en tiempos de paz a los viajes internacionales, ^{[ 73 ]} y toques de queda en varias ciudades importantes del mundo. ^{[ 74 ]}

En las plantas

Existen muchos tipos de virus vegetales , pero a menudo solo provocan una disminución del rendimiento y no resulta económicamente viable intentar controlarlos. Los virus vegetales se propagan frecuentemente de una planta a otra mediante organismos denominados " vectores ". Estos suelen ser insectos, pero también se ha demostrado que algunos hongos , nematodos y organismos unicelulares actúan como vectores. Cuando el control de las infecciones por virus vegetales se considera económicamente viable (por ejemplo, en frutales perennes), los esfuerzos se centran en eliminar los vectores y los huéspedes alternativos, como las malas hierbas. ^{[ 75 ]} Los virus vegetales son inofensivos para los humanos y otros animales porque solo pueden reproducirse en células vegetales vivas. ^{[ 76 ]}

Bacteriófagos

Los bacteriófagos son virus que infectan bacterias y arqueas . ^{[ 77 ]} Son importantes en la ecología marina : cuando las bacterias infectadas se rompen, se liberan compuestos de carbono al medio ambiente, lo que estimula el crecimiento de nueva materia orgánica. Los bacteriófagos son útiles en la investigación científica porque son inocuos para los humanos y se pueden estudiar fácilmente. Estos virus pueden ser un problema en las industrias que producen alimentos y medicamentos por fermentación y que dependen de bacterias beneficiosas. Algunas infecciones bacterianas se están volviendo difíciles de controlar con antibióticos, por lo que existe un creciente interés en la fagoterapia , el uso de bacteriófagos para tratar infecciones en humanos. ^{[ 78 ]}

Resistencia del huésped

Inmunidad innata de los animales

Los animales, incluidos los humanos, poseen numerosas defensas naturales contra los virus. Algunas son inespecíficas y protegen contra muchos virus, independientemente de su tipo. Esta inmunidad innata no mejora con la exposición repetida a virus y no conserva una "memoria" de la infección. La piel de los animales, en particular su superficie, compuesta de células muertas, impide que muchos tipos de virus infecten al huésped. La acidez del contenido estomacal destruye muchos virus ingeridos. Cuando un virus supera estas barreras y entra en el huésped, otras defensas innatas impiden la propagación de la infección en el organismo. El cuerpo produce una hormona especial llamada interferón en presencia de virus, la cual impide su reproducción al destruir las células infectadas y sus vecinas. Dentro de las células, existen enzimas que destruyen el ARN de los virus. Este proceso se denomina interferencia de ARN . Algunas células sanguíneas engullen y destruyen otras células infectadas por virus. ^{[ 79 ]}

Inmunidad adaptativa de los animales

La inmunidad específica a los virus se desarrolla con el tiempo, y los glóbulos blancos llamados linfocitos desempeñan un papel fundamental. Los linfocitos conservan una "memoria" de las infecciones virales y producen muchas moléculas especiales llamadas anticuerpos . Estos anticuerpos se unen a los virus e impiden que infecten las células. Los anticuerpos son altamente selectivos y atacan solo un tipo de virus. El cuerpo produce muchos anticuerpos diferentes, especialmente durante la infección inicial. Después de que la infección remite, algunos anticuerpos permanecen y se siguen produciendo, lo que generalmente confiere al huésped inmunidad de por vida contra el virus. ^{[ 80 ]}

Resistencia de las plantas

Las plantas poseen mecanismos de defensa elaborados y eficaces contra los virus. Uno de los más eficaces es la presencia de los denominados genes de resistencia (R) . Cada gen R confiere resistencia a un virus específico al desencadenar áreas localizadas de muerte celular alrededor de la célula infectada, que a menudo se pueden observar a simple vista como grandes manchas. Esto impide la propagación de la infección. ^{[ 81 ]} La interferencia de ARN también constituye una defensa eficaz en las plantas. ^{[ 82 ]} Cuando se infectan, las plantas suelen producir desinfectantes naturales que destruyen los virus, como el ácido salicílico , el óxido nítrico y las moléculas reactivas de oxígeno . ^{[ 83 ]}

Resistencia a los bacteriófagos

La principal forma en que las bacterias se defienden de los bacteriófagos es mediante la producción de enzimas que destruyen el ADN extraño. Estas enzimas, llamadas endonucleasas de restricción , cortan el ADN viral que los bacteriófagos inyectan en las células bacterianas. ^{[ 84 ]}

Prevención y tratamiento de enfermedades virales

Vacunas

Las vacunas simulan una infección natural y su respuesta inmune asociada, pero no causan la enfermedad. Su uso ha resultado en la erradicación de la viruela y una drástica disminución de la morbilidad y mortalidad causadas por infecciones como la poliomielitis , el sarampión , las paperas y la rubéola . ^{[ 85 ]} Existen vacunas disponibles para prevenir más de catorce infecciones virales en humanos ^{[ 86 ]} y se utilizan más para prevenir infecciones virales en animales. ^{[ 87 ]} Las vacunas pueden consistir en virus vivos o inactivados. ^{[ 88 ]} Las vacunas vivas contienen formas debilitadas del virus, pero estas vacunas pueden ser peligrosas cuando se administran a personas con inmunidad débil . En estas personas, el virus debilitado puede causar la enfermedad original. ^{[ 89 ]} Se utilizan técnicas de biotecnología e ingeniería genética para producir vacunas "de diseño" que solo contienen las proteínas de la cápside del virus. La vacuna contra la hepatitis B es un ejemplo de este tipo de vacuna. ^{[ 90 ]} Estas vacunas son más seguras porque nunca pueden causar la enfermedad. ^{[ 88 ]}

Medicamentos antivirales

Desde mediados de la década de 1980, el desarrollo de fármacos antivirales ha aumentado rápidamente, impulsado principalmente por la pandemia del SIDA. Los fármacos antivirales suelen ser análogos de nucleósidos , que se hacen pasar por bloques de construcción del ADN ( nucleósidos ). Cuando comienza la replicación del ADN viral, se utilizan algunos de estos bloques de construcción falsos. Esto impide la replicación del ADN porque los fármacos carecen de las características esenciales que permiten la formación de una cadena de ADN. Cuando se detiene la producción de ADN, el virus ya no puede reproducirse. ^{[ 91 ]} Ejemplos de análogos de nucleósidos son el aciclovir para las infecciones por el virus del herpes y la lamivudina para las infecciones por el VIH y el virus de la hepatitis B. El aciclovir es uno de los fármacos antivirales más antiguos y de prescripción más frecuente. ^{[ 92 ]}

Otros fármacos antivirales actúan en distintas etapas del ciclo de vida del virus. El VIH depende de una enzima llamada proteasa del VIH-1 para volverse infeccioso. Existe una clase de fármacos denominados inhibidores de la proteasa , que se unen a esta enzima e impiden su funcionamiento. ^{[ 93 ]}

La hepatitis C es causada por un virus de ARN. En el 80% de los infectados, la enfermedad se vuelve crónica y permanecen infecciosos durante el resto de sus vidas a menos que reciban tratamiento. Existen tratamientos eficaces que utilizan antivirales de acción directa . ^{[ 94 ]} Se han desarrollado tratamientos para portadores crónicos del virus de la hepatitis B mediante una estrategia similar, utilizando lamivudina y otros fármacos antivirales. En ambas enfermedades, los fármacos impiden que el virus se reproduzca y el interferón elimina las células infectadas restantes. ^{[ 95 ]}

Las infecciones por VIH generalmente se tratan con una combinación de fármacos antivirales, cada uno dirigido a una etapa diferente del ciclo de vida del virus. Existen fármacos que impiden que el virus se adhiera a las células, otros que son análogos de nucleósidos y algunos que inhiben las enzimas que el virus necesita para reproducirse. El éxito de estos fármacos demuestra la importancia de comprender cómo se reproducen los virus. ^{[ 93 ]}

Los virus son la entidad biológica más abundante en los ambientes acuáticos; ^{[ 96 ]} una cucharadita de agua de mar contiene aproximadamente diez millones de virus, ^{[ 97 ]} y son esenciales para la regulación de los ecosistemas de agua salada y dulce. ^{[ 98 ]} La mayoría son bacteriófagos, ^{[ 99 ]} que son inofensivos para las plantas y los animales. Infectan y destruyen las bacterias en las comunidades microbianas acuáticas y este es el mecanismo más importante de reciclaje de carbono en el medio marino. Las moléculas orgánicas liberadas de las células bacterianas por los virus estimulan el crecimiento de nuevas bacterias y algas. ^{[ 100 ]}

Los microorganismos constituyen más del 90 % de la biomasa marina. Se estima que los virus eliminan aproximadamente el 20 % de esta biomasa diariamente y que existen quince veces más virus en los océanos que bacterias y arqueas. Son los principales responsables de la rápida destrucción de las floraciones de algas nocivas , ^{[ 101 ]} que a menudo causan la muerte de otras especies marinas. ^{[ 102 ]} La cantidad de virus en los océanos disminuye a medida que nos alejamos de la costa y a mayor profundidad, donde hay menos organismos hospedadores. ^{[ 103 ]}

Sus efectos son de gran alcance; al aumentar la cantidad de respiración en los océanos, los virus son indirectamente responsables de reducir la cantidad de dióxido de carbono en la atmósfera en aproximadamente 3 gigatoneladas de carbono por año. ^{[ 103 ]}

Los mamíferos marinos también son susceptibles a las infecciones virales. En 1988 y 2002, miles de focas comunes murieron en Europa a causa del virus del moquillo fócido . ^{[ 104 ]} Muchos otros virus, incluidos los calicivirus , herpesvirus , adenovirus y parvovirus , circulan en las poblaciones de mamíferos marinos. ^{[ 103 ]}

Los virus también pueden servir como fuente de alimento alternativa para los microorganismos que participan en la virovoría , suministrando ácidos nucleicos, nitrógeno y fósforo a través de su consumo. ^{[ 105 ] [ 106 ]}

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