Origen y Evolución de los Virus

Existen diversas hipótesis sobre el origen y la evolución de los virus:

Precursores Moleculares

Esta hipótesis relaciona los virus con el origen de las moléculas de ARN. De hecho, existen moléculas de ARN, las llamadas ribozimas, que son capaces de autorreplicarse. Se piensa que, tras el desarrollo de la primera vida celular, estas ribozimas fueron capaces de salir de sus protocélulas e infectar otras y, más tarde, adquirir cápsidas.

Componentes Celulares

Esta hipótesis propone que ciertos componentes celulares evolucionaron para replicarse a sí mismos independientemente del control celular. Tal vez pudieron ser ciertos ARN mensajeros o bien algún plásmido o algún tipo de transposón.

Microorganismos Intracelulares

Esta hipótesis propone que ciertos virus, como los enormes mimivirus, podrían proceder de microorganismos parásitos intracelulares muy sencillos que habrían experimentado una evolución retrógrada y perdido la mayor parte de sus componentes celulares al especializarse para infectar células.

Otros Microorganismos Acelulares

Además de los virus, existen otras formas acelulares microscópicas, aún más pequeñas y simples que los virus. Como los propios virus, su existencia está ligada a la de los seres vivos. Son los viroides y los priones.

Viroides

Los viroides son moléculas de ARN de cadena simple circular y con secuencias complementarias entre sí que les confieren una compleja estructura secundaria.

Priones

Los priones son proteínas que por su plegamiento deficiente no son funcionales y que además, por contacto, pueden cambiar la conformación tridimensional de las proteínas funcionales.

El Ciclo Infeccioso de los Virus

El ciclo de vida de un virus dentro de una célula hospedadora generalmente sigue una serie de pasos:

1. Adhesión del virión a la célula hospedadora: El virión se une a uno o más receptores específicos de la superficie celular.
2. Entrada en la célula hospedadora: Se puede producir por varios mecanismos, dependiendo del virus y de la célula:
   • Muchos virus sin envoltura que infectan células animales penetran por endocitosis.
   • Los virus que infectan plantas necesitan ingresar al citoplasma de forma pasiva, a través de aberturas causadas por daño mecánico en la pared celular o a través de plasmodesmos.
   • En los virus animales con envoltura, la adhesión aproxima las dos membranas, produciéndose la fusión de ambas y la inyección de la nucleocápsida al interior celular.
   • Muchos bacteriófagos inyectan su genoma a través de la membrana de la bacteria y la cápside queda fuera.
3. Replicación y Expresión del Genoma Viral: Una vez dentro, el virus utiliza la maquinaria celular para replicar su genoma y sintetizar sus proteínas. Esto incluye:
   • Transcripción de los genes virales en ARNm.
   • Traducción de los ARNm a proteínas virales (estructurales y no estructurales).
   • Replicación del genoma viral. El mecanismo depende del tipo de virus (según la clasificación de Baltimore).
4. Ensamblaje de viriones: Las proteínas estructurales se empaquetan junto a las copias del ácido nucleico para formar los nuevos viriones.
5. Liberación de viriones: Los viriones salen de la célula hospedadora por la rotura o lisis celular, por gemación (en el caso de virus con envoltura en células animales), o por los plasmodesmos (en el caso de virus de plantas).

Ciclo Lítico vs. Ciclo Lisogénico

El ciclo infeccioso puede ser:

• Ciclo Lítico: La célula hospedadora es destruida al final del ciclo para liberar los nuevos viriones.
• Ciclo Lisogénico: En el ciclo lisogénico, la célula infectada no se destruye, sino que el genoma viral se integra en el genoma del hospedador y se replica junto a él. En este estado, el virus se denomina provirus. En determinadas condiciones, el genoma viral se activa y se desencadena un ciclo lítico. Los retrovirus humanos como el VIH y algunos bacteriófagos pueden tener ambos ciclos.

Las Membranas Virales (Envoltura)

Muchos virus, como el de la gripe, tienen, alrededor de la cápsida, una envoltura lipoproteica similar a una membrana plasmática celular. Esta envoltura, que da al virión un aspecto redondeado, tiene glicoproteínas que tienen una función fundamental en el proceso de adhesión a la célula hospedadora y en la entrada a la misma.

La Clasificación de los Virus (Clasificación de Baltimore)

La clasificación de Baltimore agrupa los virus según el tipo de genoma y su estrategia de replicación y expresión génica:

• Clase I: Virus de ADN de doble cadena (dsDNA). La replicación del virus, la transcripción y la traducción de las proteínas virales se realizan utilizando la maquinaria celular. Ejemplo: Poxvirus (viruela).
• Clase II: Virus de ADN de cadena sencilla (ssDNA). El genoma viral se transforma en ADN de doble cadena, utilizando la maquinaria enzimática de la célula. A partir del ADN de doble cadena se generan los ARN mensajeros que darán lugar a las diferentes proteínas virales y moléculas de ADN de simple cadena que constituirán el genoma de los nuevos virus. Ejemplo: Parvovirus.
• Clase III: Virus de ARN de doble cadena (dsRNA). La transcripción se realiza a partir de la cadena de ARN de polaridad positiva (+). La replicación del genoma viral se realiza en dos pasos: en primer lugar, el ARN+ se ensambla y encapsida y, en segundo lugar, una vez dentro del virión, se genera la hebra complementaria para formar la doble hebra de ARN a partir de una enzima ARN polimerasa viral. Ejemplo: Reovirus (gastroenteritis).
• Clase IV: Virus de ARN de cadena sencilla y polaridad + (ssRNA+). El genoma viral actúa directamente como ARN mensajero. La replicación tiene lugar a partir de una enzima ARN polimerasa viral, que hace una copia del genoma viral (cadena ARN-) que sirve de molde para la síntesis del genoma de nuevos virus. Ejemplo: Coronavirus (COVID-19).
• Clase V: Virus de ARN de cadena sencilla y polaridad – (ssRNA-). El virus incluye en el virión una ARN polimerasa que, a partir de la hebra negativa, producirá por un lado los ARN mensajeros y por otro lado una hebra de polaridad positiva que servirá de molde para la replicación del genoma viral. Ejemplo: Rhabdovirus (rabia).
• Clase VI: Virus de ARN de cadena sencilla y polaridad + que se retrotranscriben (ssRNA-RT). El virus tiene una retrotranscriptasa que copia el ARN en ADN de doble cadena por transcripción inversa. Este ADN viral, a partir del cual se producen tanto los ARN mensajeros como los nuevos genomas virales, puede integrarse en el genoma del hospedador. Ejemplo: Retrovirus (VIH).
• Clase VII: Virus con genoma de ADN de doble cadena y ARN intermediario (dsDNA-RT). La transcripción se realiza de la misma forma que los virus de la clase I. Sin embargo, la replicación tiene lugar a partir de un ARN que, por transcripción inversa catalizada por la retrotranscriptasa viral, generará el ADN viral que se encapsidará. Ejemplo: Hepadnavirus (Hepatitis B).