Introducción a los virus

Esta entrada es una presentación no especializada del tema. Más información en profundidad en la entrada principal. Un virus es un diminuto agente infeccioso que se reproduce dentro de las células de los huéspedes vivos. Cuando se infectan, 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; 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 descubierto más de 4800 especies de Virus. Su origen no está claro: algunos pueden haber evolucionado a partir de plásmidos, piezas de ADN que pueden moverse entre las células, mientras que otros pueden haber evolucionado a partir de bacterias. Los virus constan de dos o tres partes. Todos ellos contienen genes, las instrucciones de las células, hechas de ADN o ARN, moléculas largas con muchos genes. Todos los virus también están cubiertos con un manto proteico para proteger los genes. Algunos virus también pueden tener una envoltura de grasa que cubre el manto proteico y los hace vulnerables al jabón. Un virus con esta "envoltura viral" la usa, junto con receptores específicos, para ingresar a una nueva célula huésped. Los virus tienen diferentes formas, Desde formas helicoidales e icosaédricas simples hasta estructuras más complejas. Los virus tienen tamaños que van de 20 a 300 nanómetros; tomaría de 33000 a 500000 de ellos, uno al lado del otro, para estirarse hasta 1 centímetro (0,4 pulgadas). Los virus se propagan de muchas maneras. Al igual que muchos son muy específicos con respecto a la especie huésped o el tejido que atacan, cada especie de virus se basa en un método particular de propagación. Los virus de las plantas a menudo se propagan de planta en planta por insectos y otros organismos, conocidos como vectores. Algunos virus de los seres humanos y otros animales se propagan a través de la exposición a fluidos corporales infectados. Los virus como la gripe se propagan en el aire por gotitas de humedad cuando las personas tosen o estornudan. Virus como el norovirus se transmiten por vía fecal - oral, lo que implica la contaminación de las manos, los alimentos y el agua. El Rotavirus a menudo se propaga por contacto directo con niños infectados. El virus de la inmunodeficiencia humana, el VIH, se transmite por los fluidos corporales transferidos durante las relaciones sexuales. Otros, como el virus del dengue, se propagan por insectos chupadores de sangre. Los virus, especialmente aquellos que tienen ARN, pueden mutar rápidamente y dar lugar a nuevos tipos contra los cuales sus huéspedes tienen poca protección. El virus de la gripe, por ejemplo, a menudo cambia, por lo que cada año se necesita una nueva vacuna. Cambios importantes pueden causar pandemias como en 2009, cuando la gripe porcina se propagó a la mayoría de los países. A menudo, estas mutaciones ocurren cuando el virus ha infectado a otros animales, como murciélagos en el caso del coronavirus, y cerdos y aves en la gripe, antes de propagarse a los seres humanos. Las infecciones virales pueden causar enfermedades en humanos, animales y plantas. En humanos y animales son generalmente eliminados por el sistema inmune, dando al huésped inmunidad de por vida para ese virus. Los antibióticos no tienen efecto, pero los medicamentos antivirales pueden tratar infecciones potencialmente mortales. Las vacunas que producen inmunidad de por vida pueden prevenir algunas infecciones.

En 1884 el microbiólogo francés Charles Chamberland inventó el filtro Chamberland (o filtro Chamberland-Pasteur), que contiene poros más pequeños que las bacterias. Por lo tanto, podría pasar una solución que contiene 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 las plantas de tabaco infectadas siguen siendo infecciosos después de la filtración. En el mismo período, Varios otros científicos demostraron que aunque estos agentes (más tarde llamados virus) eran diferentes de las bacterias y aproximadamente cien veces más pequeños, todavía podían causar enfermedades. En 1899 el microbiólogo holandés Martinus Beijerinck observó que el agente se multiplicaba solo en células en División. Lo llamó "líquido vivo contagioso" (en latín : contagium vivum fluidum) o "germen vivo soluble" porque no podía encontrar ninguna partícula similar a un germen. A principios del siglo XX, el bacteriólogo inglés Frederick Twort descubrió virus que infectan bacterias, y el microbiólogo y el franco - canadiense Felix d''Herelle describió virus que, sumados a las bacterias que crecen en el agar agar, habrían llevado a la formación de áreas enteras de bacterias muertas. Contar estas áreas muertas le permitió calcular el número de Virus suspendidos. La invención del microscopio electrónico en 1931 condujo a las primeras imágenes de Virus. En 1935, el bioquímico y virólogo estadounidense Wendell Meredith Stanley examinó el virus del mosaico del tabaco y descubrió que en su mayoría está basado en proteínas. Un poco más tarde, este virus fue separado en proteínas y trozos de ARN. Un problema para los primeros científicos fue que no sabían cómo cultivar virus sin usar animales vivos. El avance se produjo en 1931, cuando el patólogo estadounidense Ernest William Goodpasture y su esposa, la viróloga Alice Miles Woodruff cultivaron el virus de la gripe, y varios otros, en huevos de gallina fertilizados. Algunos virus no se podían cultivar en huevos de gallina. El problema se resolvió en 1949, cuando John Franklin Enders, Thomas Huckle Weller y Frederick Chapman Robbins cultivaron poliovirus en cultivos de células animales vivas. Se han descubierto más de 4. 800 especies de virus.

Los virus coexisten con la vida, dondequiera que se manifieste. Probablemente han existido desde que evolucionaron las células vivas. Su origen no está claro porque no se fosilizan, por lo que las técnicas moleculares han sido la mejor manera de hipotetizar cómo surgieron. Estas técnicas se basan en la disponibilidad de ADN o ARN antiguos, pero la mayoría de los virus conservados y almacenados en laboratorios tienen menos de 90 años. Los métodos moleculares solo han sido eficaces para reconstruir la ascendencia de los virus que evolucionaron en el siglo XX. Nuevos grupos de virus pueden haber surgido repetidamente en cada etapa de la evolución de la vida. Las principales teorías sobre el origen de los virus son tres: ninguna de estas teorías es del todo satisfactoria: la regresiva no explica por qué el más pequeño de los parásitos celulares no se asemeja a los virus de ninguna manera. La hipótesis del "material genético escapado" no explica las estructuras de las partículas virales. La coevolución, o "virus" hipótesis " , contradice la definición de virus, ya que dependen de las células anfitrionas. Además, se reconoce que los virus son antiguos, y que tienen un origen anterior a la diversificación de la vida en los tres dominios. Este descubrimiento ha llevado a los virólogos modernos a reconsiderar y reevaluar estas tres hipótesis clásicas.

Una partícula viral, también llamada virión, consiste en genes compuestos de ADN o ARN que están rodeados por una capa protectora de proteína llamada cápside. La cápside consiste en muchas moléculas de proteína más pequeñas e idénticas, llamadas capsómeros. La disposición de los capsómeros puede ser icosaédrica (20 lados), helicoidal o más compleja. Hay una capa interna alrededor del ADN o ARN llamada nucleocápsida, hecha de proteínas. Algunos virus están rodeados por una burbuja lipídica (grasa) llamada pericápsida, que los hace vulnerables al jabón y al alcohol. Los virus se encuentran entre los agentes infecciosos más pequeños, y son demasiado pequeños para ser vistos por microscopía óptica, la mayoría de ellos solo pueden ser vistos por microscopía electrónica. Sus dimensiones van de 20 a 300 nanómetros; tomaría de 30000 a 500000 de ellos, uno al lado del otro, para estirarse hasta un centímetro (0.4 in). Para la comparación, las bacterias son típicamente alrededor de 1000 nanómetros (1 micrómetro) de diámetro, y las células huésped de organismos superiores son típicamente unas pocas decenas de micrómetros. Algunos virus como los Megavirus y los Pandoravirus son virus relativamente grandes. A unos 1000 nanómetros, estos virus, que infectan a las amebas, fueron descubiertos en 2003 y 2013. Son unas diez veces más grandes (y por lo tanto mil veces más grandes en volumen) que los virus de la gripe, y el descubrimiento de estos virus "gigantes" ha sorprendido a los científicos. Los genes de los virus consisten en ADN (ácido desoxirribonucleico) y, en muchos virus, ARN (ácido ribonucleico). La información biológica contenida en un organismo está codificada en su ADN o ARN. La mayoría de los organismos usan ADN, pero muchos virus tienen ARN como material genético. El ADN o ARN de los virus consiste en una sola cadena o una doble hélice. Los virus se reproducen rápidamente porque solo tienen unos pocos genes. Por ejemplo, el virus de la influenza tiene solo ocho genes, y el rotavirus tiene once; en comparación, los humanos tienen 20,000 - 25,000. Estos genes codifican proteínas estructurales, que forman la partícula del virus, o proteínas no estructurales, que se encuentran solo en las células infectadas con el virus. Todas las células, y muchos virus, producen proteínas que son enzimas llamadas ADN polimerasa y ARN polimerasa que hacen nuevas copias de ADN y ARN. Las enzimas de la polimerasa de un virus son a menudo mucho más eficientes en la producción de ADN y ARN que las enzimas equivalentes de la célula huésped, pero las enzimas virales de la polimerasa de ARN son propensas al error, causando que los virus Muten a ARN y la formación de nuevas cepas. En algunas especies de virus de ARN, los genes no están en una molécula de ARN continua, sino que están separados. El virus de la gripe, por ejemplo, tiene ocho genes separados hechos de ARN. Cuando dos cepas diferentes de virus de la gripe infectan la misma célula, estos genes pueden mezclarse y producir nuevas cepas del virus en un proceso llamado reabsorción. Las proteínas son esenciales para la vida. Las células producen nuevas moléculas de proteínas a partir de bloques de aminoácidos basados en información codificada en el ADN. Cada tipo de proteína es un tipo de especialista que generalmente realiza una sola función, por lo que si una célula necesita hacer algo nuevo, debe producir una nueva proteína. Los virus obligan a la célula a producir nuevas proteínas que la célula no necesita, pero que son necesarias para la reproducción del virus. La síntesis de proteínas consta de dos etapas principales: la transcripción y la traducción de genes. La transcripción es el proceso en el que la información en el ADN, llamada código genético, se utiliza para producir copias de ARN llamado ARN mensajero (ARNm). Estos migran a través de la célula y llevan el código a los ribosomas donde se utiliza para producir proteínas. Esto se llama traducción porque la estructura de aminoácidos de la proteína está determinada por el código de ARNm. La información se traduce del lenguaje de los ácidos nucleicos al lenguaje de los aminoácidos. Algunos ácidos nucleicos de los virus ARN funcionan directamente como ARNm sin más modificaciones. Por esta razón, estos virus se denominan virus de ARN de sentido positivo. En otros virus de ARN, el ARN es una copia complementaria del ARNm, y estos virus dependen de la enzima de la célula o de su propia enzima para producir ARNm. Estos se llaman virus de ARN de sentido negativo. En los virus obtenidos del ADN, el método de producción de ARNm es similar al de la célula. Las especies de Virus llamadas Retrovirus se comportan de manera completamente diferente: tienen ARN, pero dentro de la célula huésped se produce una copia del ADN de su ARN con la ayuda de la enzima transcriptasa inversa. Este ADN se incorpora al ADN del huésped y se copia en el ARNm a través de las vías normales de la célula.

Cuando un virus infecta una célula, el virus la obliga a producir miles de otros virus. Lo hace haciendo que la célula copie el ADN o ARN del virus, creando proteínas virales, que se ensamblan para formar nuevas partículas virales. Hay seis etapas básicas, que se superponen en el ciclo de vida de los virus en las células vivas:

Los virus tienen una amplia gama de efectos estructurales y bioquímicos en la célula huésped. Estos se llaman efectos citopáticos. La mayoría de las infecciones por virus terminan causando la muerte de la célula huésped. Las causas de muerte incluyen lisis celular (explosión), alteraciones de la membrana superficial de la célula y apoptosis (" suicidio " de la célula). A menudo la muerte celular es causada por el cese de su actividad normal debido a las proteínas producidas por el virus, que no son todos los componentes de la partícula del virus. 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 normalmente. Esto causa infecciones persistentes y el virus a menudo está inactivo durante muchos meses o años. Este es a menudo el caso con el herpes simple. Algunos virus, como el virus de Epstein - Barr (herpesvirus humano 4), a menudo causan proliferación celular sin causar malignidad; pero algunos otros, como el virus del papiloma, son una causa establecida de cáncer. Cuando el ADN de una célula es dañado por un virus tal que la célula no puede repararse a sí misma, esto a menudo desencadena 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 para que la célula huésped no muera antes de que se hayan producido los virus descendientes; el VIH, por ejemplo, se comporta así.

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