Resultados de aprendizaje
- Explicar la transmisión y las enfermedades de los virus que infectan a los animales
- Explicar la transmisión y las enfermedades de los virus que infectan a las plantas
Como has aprendido, los virus suelen infectar a huéspedes muy específicos, así como a células específicas dentro del huésped. Esta característica de un virus lo hace específico para una o unas pocas especies de vida en la Tierra. Por otro lado, existen tantos tipos diferentes de virus en la Tierra que casi todos los organismos vivos tienen su propio conjunto de virus tratando de infectar sus células. Incluso los procariotas, las células más pequeñas y simples, pueden ser atacados por tipos específicos de virus. En la siguiente sección, veremos algunas de las características de la infección viral de las células procariotas. Como hemos aprendido, los virus que infectan a las bacterias se denominan bacteriófagos (Figura 1). Las arqueas tienen sus propios virus similares.
Bacteriófagos
Figura 1. Bacteriófagos unidos a una célula huésped (micrografía electrónica de transmisión). En los bacteriófagos con colas, como el que se muestra aquí, las colas sirven de paso para la transmisión del genoma del fago. (crédito: modificación del trabajo del Dr. Graham Beards; datos de la barra de escala de Matt Russell)
La mayoría de los bacteriófagos son virus de ADNd, que utilizan las enzimas del huésped para la replicación del ADN y la transcripción del ARN. Las partículas de fago deben unirse a receptores de superficie específicos e insertar activamente el genoma en la célula huésped. (Las complejas estructuras de cola que se observan en muchos bacteriófagos participan activamente en la introducción del genoma viral a través de la pared celular procariota). Cuando la infección de una célula por un bacteriófago da lugar a la producción de nuevos viriones, se dice que la infección es productiva. Si los viriones se liberan al reventar la célula, el virus se replica mediante un ciclo lítico (Figura 2). Un ejemplo de bacteriófago lítico es el T4, que infecta a la Escherichia coli del tracto intestinal humano. A veces, sin embargo, un virus puede permanecer dentro de la célula sin ser liberado. Por ejemplo, cuando un bacteriófago templado infecta una célula bacteriana, se replica mediante un ciclo lisogénico (Figura 2), y el genoma viral se incorpora al genoma de la célula huésped. Cuando el ADN del fago se incorpora al genoma de la célula huésped, se denomina profago. Un ejemplo de bacteriófago lisogénico es el virus λ (lambda), que también infecta a la bacteria E. coli. Los virus que infectan células vegetales o animales pueden a veces sufrir infecciones en las que no producen viriones durante largos periodos. Un ejemplo son los herpesvirus animales, incluidos los virus del herpes simple, causantes del herpes oral y genital en los humanos. En un proceso llamado latencia, estos virus pueden existir en el tejido nervioso durante largos periodos de tiempo sin producir nuevos viriones, sólo para salir de la latencia periódicamente y causar lesiones en la piel donde el virus se replica. Aunque existen similitudes entre la lisogenia y la latencia, el término ciclo lisogénico suele reservarse para describir a los bacteriófagos. La latencia se describirá con más detalle en la siguiente sección.
Figura 2. Un bacteriófago templado tiene ciclos líticos y lisogénicos. En el ciclo lítico, el fago se replica y lisan la célula huésped. En el ciclo lisogénico, el ADN del fago se incorpora al genoma del huésped, donde se transmite a las siguientes generaciones. Los factores de estrés ambiental, como la inanición o la exposición a sustancias químicas tóxicas, pueden hacer que el profago se extirpe y entre en el ciclo lítico.
Pregunta de práctica
¿Cuál de las siguientes afirmaciones es falsa?
- En el ciclo lítico, se producen nuevos fagos y se liberan al medio ambiente.
- En el ciclo lisogénico, el ADN del fago se incorpora al genoma del huésped.
- Un factor de estrés ambiental puede hacer que el fago inicie el ciclo lisogénico.
- La lisis celular sólo se produce en el ciclo lítico.
Virus de los animales
Los virus de los animales, a diferencia de los virus de las plantas y las bacterias, no tienen que penetrar una pared celular para acceder a la célula huésped. El virus puede incluso inducir a la célula huésped a cooperar en el proceso de infección. Los virus animales sin envoltura o «desnudos» pueden entrar en las células de dos maneras diferentes. Cuando una proteína de la cápside viral se une a su receptor en la célula huésped, el virus puede entrar en la célula a través de una vesícula durante el proceso celular normal de endocitosis mediada por receptor. Un método alternativo de penetración celular utilizado por los virus sin envoltura es que las proteínas de la cápside sufran cambios de forma tras unirse al receptor, creando canales en la membrana de la célula huésped. El genoma viral se «inyecta» entonces en la célula huésped a través de estos canales de forma análoga a la utilizada por muchos bacteriófagos.
Los virus con envoltura también tienen dos formas de entrar en las células después de unirse a sus receptores: endocitosis mediada por receptor o fusión. Muchos virus con envoltura entran en la célula por endocitosis mediada por el receptor, de forma similar a la observada en algunos virus sin envoltura. Por otro lado, la fusión sólo se produce con los viriones con envoltura. Estos virus, que incluyen el VIH entre otros, utilizan proteínas de fusión especiales en sus envolturas para hacer que la envoltura se fusione con la membrana plasmática de la célula, liberando así el genoma y la cápside del virus en el citoplasma celular.
Después de fabricar sus proteínas y copiar sus genomas, los virus animales completan el ensamblaje de nuevos viriones y salen de la célula. Como ya hemos comentado utilizando el ejemplo del virus de la gripe, los virus animales con envoltura pueden brotar de la membrana celular mientras se ensamblan, tomando un trozo de la membrana plasmática de la célula en el proceso. Por otro lado, la progenie viral sin envoltura, como los rinovirus, se acumulan en las células infectadas hasta que se produce una señal de lisis o apoptosis, y todos los viriones se liberan juntos.
Como aprenderá en el siguiente módulo, los virus animales están asociados a una variedad de enfermedades humanas. Algunas de ellas siguen el patrón clásico de la enfermedad aguda, en la que los síntomas empeoran cada vez más durante un corto período de tiempo, seguido de la eliminación del virus del cuerpo por el sistema inmunológico y la eventual recuperación de la infección. Ejemplos de enfermedades víricas agudas son el resfriado común y la gripe. Otros virus causan infecciones crónicas a largo plazo, como el virus que causa la hepatitis C, mientras que otros, como el virus del herpes simple, sólo causan síntomas intermitentes. Otros virus, como los herpesvirus humanos 6 y 7, que en algunos casos pueden causar la enfermedad infantil menor de la roséola, a menudo provocan con éxito infecciones productivas sin causar ningún síntoma en el huésped, y por ello decimos que estos pacientes tienen una infección asintomática.
En las infecciones por hepatitis C, el virus crece y se reproduce en las células del hígado, causando bajos niveles de daño hepático. El daño es tan bajo que los individuos infectados a menudo no son conscientes de que están infectados, y muchas infecciones sólo se detectan mediante análisis de sangre rutinarios en pacientes con factores de riesgo como el uso de drogas intravenosas. Por otra parte, dado que muchos de los síntomas de las enfermedades víricas están causados por la respuesta inmunitaria, la ausencia de síntomas es una indicación de una respuesta inmunitaria débil al virus. Esto permite que el virus escape a la eliminación por parte del sistema inmunitario y persista en los individuos durante años, produciendo al mismo tiempo bajos niveles de viriones de progenie en lo que se conoce como una enfermedad vírica crónica. La infección crónica del hígado por este virus conduce a una probabilidad mucho mayor de desarrollar cáncer de hígado, a veces hasta 30 años después de la infección inicial.
Como ya se ha comentado, el virus del herpes simple puede permanecer en un estado de latencia en el tejido nervioso durante meses, incluso años. Como el virus se «esconde» en el tejido y produce pocas o ninguna proteína viral, no hay nada contra lo que pueda actuar la respuesta inmunitaria, y la inmunidad al virus disminuye lentamente. Bajo ciertas condiciones, incluyendo varios tipos de estrés físico y psicológico, el virus latente del herpes simple puede reactivarse y sufrir un ciclo de replicación lítica en la piel, causando las lesiones asociadas a la enfermedad. Una vez que se producen viriones en la piel y se sintetizan proteínas víricas, la respuesta inmunitaria se estimula de nuevo y resuelve las lesiones cutáneas en unos días o semanas destruyendo los virus en la piel. Como resultado de este tipo de ciclo replicativo, la aparición de herpes labial y genital sólo se produce de forma intermitente, aunque los virus permanecen en el tejido nervioso de por vida. Las infecciones latentes también son comunes con otros herpesvirus, incluido el virus de la varicela-zóster que causa la varicela. Después de sufrir una infección de varicela en la infancia, el virus de la varicela-zóster puede permanecer latente durante muchos años y reactivarse en los adultos para causar la dolorosa afección conocida como «culebrilla» (Figura 3).
Figura 3. (a) El virus de la varicela-zóster, que causa la varicela, tiene una cápside icosaédrica envolvente visible en esta micrografía electrónica de transmisión. Su genoma de ADN de doble cadena se incorpora al ADN del huésped y puede reactivarse después de la latencia en forma de (b) herpes zóster, mostrando a menudo una erupción. (crédito a: modificación del trabajo del Dr. Erskine Palmer, B. G. Martin, CDC; crédito b: modificación del trabajo de «rosmary»/Flickr; datos de la barra de escala de Matt Russell)
Figura 4. VPH, o virus del papiloma humano (crédito: modificación del trabajo del NCI, NIH; datos de la barra de escala de Matt Russell)
Algunos virus que infectan a los animales, incluido el virus de la hepatitis C del que hablamos anteriormente, se conocen como virus oncogénicos: Tienen la capacidad de causar cáncer. Estos virus interfieren con la regulación normal del ciclo celular del huésped, ya sea introduciendo genes que estimulan el crecimiento celular no regulado (oncogenes) o interfiriendo con la expresión de genes que inhiben el crecimiento celular. Los virus oncogénicos pueden ser virus de ADN o de ARN.
Los cánceres que se sabe que están asociados a infecciones víricas incluyen el cáncer de cuello de útero causado por el virus del papiloma humano (VPH) , el cáncer de hígado causado por el virus de la hepatitis B, la leucemia de células T y varios tipos de linfoma.
El VPH, o virus del papiloma humano (como se ve en la figura 4), tiene una cápside icosaédrica desnuda visible en esta micrografía electrónica de transmisión y un genoma de ADN de doble cadena que se incorpora al ADN del huésped. El virus, que se transmite sexualmente, es oncogénico y puede provocar cáncer de cuello de útero.
Virus de las plantas
La mayoría de los virus de las plantas, como el virus del mosaico del tabaco, tienen genomas de ARN monocatenario (+). Sin embargo, también existen virus de plantas en la mayoría de las demás categorías de virus. A diferencia de los bacteriófagos, los virus de las plantas no tienen mecanismos activos para transportar el genoma viral a través de la pared celular protectora. Para que un virus vegetal entre en una nueva planta huésped, debe producirse algún tipo de daño mecánico. Este daño suele ser causado por el clima, los insectos, los animales, el fuego o las actividades humanas como la agricultura o el paisajismo. El movimiento de célula a célula dentro de una planta puede verse facilitado por la modificación viral de los plasmodesmos (hilos citoplasmáticos que pasan de una célula vegetal a la siguiente). Además, la descendencia de las plantas puede heredar las enfermedades víricas de las plantas madre. Los virus de las plantas pueden ser transmitidos por una variedad de vectores, a través del contacto con la savia de una planta infectada, por organismos vivos como insectos y nematodos, y a través del polen. La transferencia de un virus de una planta a otra se conoce como transmisión horizontal, mientras que la herencia de un virus de un progenitor se denomina transmisión vertical.
Los síntomas de las enfermedades víricas varían según el virus y su huésped (véase la tabla siguiente). Un síntoma común es la hiperplasia, la proliferación anormal de células que provoca la aparición de tumores vegetales conocidos como agallas. Otros virus inducen la hipoplasia, o la disminución del crecimiento celular, en las hojas de las plantas, provocando la aparición de zonas finas y amarillas. Otros virus afectan a la planta matando directamente las células vegetales, un proceso conocido como necrosis celular. Otros síntomas de los virus de las plantas incluyen hojas malformadas, rayas negras en los tallos de las plantas, crecimiento alterado de los tallos, las hojas o los frutos, y manchas anulares, que son áreas circulares o lineales de decoloración que se encuentran en una hoja.
| Tabla 1. Algunos síntomas comunes de las enfermedades víricas de las plantas | |
|---|---|
| Síntoma | Aparece como |
| Hiperplasia | Gallos (tumores) |
| Hipoplasia | Delgada, manchas amarillas en las hojas |
| Necrosis celular | Tallos, hojas muertas y ennegrecidas, o frutos |
| Patrones de crecimiento anormales | Tallos, hojas o frutos malformados |
| Discoloración | Líneas amarillas, rojas o negras o anillos en los tallos, las hojas o los frutos |
Los virus de las plantas pueden alterar gravemente el crecimiento y el desarrollo de los cultivos, afectando significativamente a nuestro suministro de alimentos. Son responsables de la mala calidad y cantidad de las cosechas en todo el mundo, y pueden provocar enormes pérdidas económicas anuales. Otros virus pueden dañar las plantas utilizadas en jardinería. Algunos virus que infectan a las plantas alimentarias agrícolas incluyen el nombre de la planta que infectan, como el virus de la marchitez del tomate, el virus del mosaico común de la judía y el virus del mosaico del pepino. En las plantas utilizadas en jardinería, dos de los virus más comunes son la mancha anular de la peonía y el virus del mosaico del rosal. Hay demasiados virus en las plantas como para hablar de cada uno de ellos en detalle, pero los síntomas del virus del mosaico común de la judía dan lugar a una menor producción de judías y a plantas atrofiadas e improductivas. En las rosas ornamentales, la enfermedad del mosaico de las rosas provoca líneas amarillas onduladas y manchas de color en las hojas de la planta.
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