James L. Van Etten ocupa la cátedra William Allington

de patología vegetal en la Universidad de Nebraska-Lincoln. Fue elegido miembro de la Academia Nacional de Ciencias de EE.UU. en 2003.

MICROBIOLOGÍA

Virus gigantes El descubrimiento de virus de gran tamaño está cambiando el modo de entender la naturaleza de estos microorganismos y la historia de la vida James L. Van Etten nico en la técnica de reacción en cadena de la polimerasa cuando se empleaban cebadores bacterianos universales. Once años más tarde, en 2003, el misterioso organismo recibió una nueva identidad y nombre, Acanthamoeba polyphaga mimivirus, por tratarse de un virus que imitaba a los microbios. Representaba el mayor virus jamás descubierto. Los virus gigantes se conocían desde hacía algunos años. Muchos pertenecían al grupo de los virus nucleocitoplásmicos de ADN de gran tamaño (NCLDV). En él se incluyen varias familias, como Poxviridae, que infecta a vertebrados (como el virus de la viruela) e invertebrados; los virus acuáticos Iridoviridae y Phycodnaviridae, y los virus de vertebrados Asfarviridae. Se consideran virus gigantes aquellos cuyo genoma supera los 300 pares de kilobases y cuya cápside posee un diámetro igual o mayor que 200 nanómetros.

Los virus gigantes, como el mimivirus de la imagen, presentan características únicas, como la abertura en estrella (stargate), aquí visible después de la liberación de la carga genética del virus en el huésped.

EN SÍNTESIS

Aunque a los virus se les supone un tamaño diminuto, en los últimos años se han descrito especies de grandes dimensiones que habían pasado inadvertidas debido a los métodos tradi-

cionales empleados en la detección de virus. Los virus gigantes poseen genomas que pueden ser mayores que los de algunas bacterias y presentan rasgos

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singulares: la mayoría de sus genes carecen de homología con otros genes celulares. Con sus peculiares características, los virus gigantes están proporcio-

nando lecciones sorprendentes de ŠåŸ¹¨¹‘ DÿŸàD¨Ăy`¹¨¹‘ DjD¨DÿyĆÕùy ponen en entredicho las arraigadas ŸmyDåå¹Uày¨D†¹à®Dmy¨EàU¹¨Š¨¹‘ynético de la vida.

CORTESÍA DE ABRAHAM MINSKY, INSTITUTO WEIZMANN DE CIENCIAS

L

÷ÿúû÷þ÷øÿĊċ÷ĂćċûĉûĊÿûĄûúûĂąĉČÿĈċĉ"ûĄĉċă÷yoría cierta, es la de unos ladrones diminutos que se introducen a hurtadillas en la célula, se adueñan de su maquinaria biosintética y la obligan a fabricar una numerosa progenie que escapa de la célula y continúa con el ciclo replicativo. Se supone que los virus son minúsculos, incluso en comparación con las células de tan solo un micrómetro (1000 nanómetros) de diámetro, y que viajan con un equipaje ligero, en el que se incluyen unos pocos genes bien adaptados. En 1992 se aisló un nuevo microorganismo de una torre de refrigeración de una planta energética en Bradford, donde Timothy Robotham, microbiólogo del Laboratorio de Salud Pública de Leeds, estaba buscando el agente causal de un brote local de neumonía. Su búsqueda le llevó a las templadas aguas de la torre de refrigeración, un conocido reservorio de bacterias patógenas del género Legionella, causantes de la neumonía le]_ed[bŒi_YW$BWifWhj‡YkbWifh[i[dj[i[dbWck[ijhWi[_Z[dj_Ðcaron erróneamente como bacterias. Esas entidades, aunque eran grampositivas y visibles al microscopio como patógenos dentro de la ameba Acanthamoeba polyphaga, sorprendentec[dj["de][d[hWXWdbWWcfb_ÐYWY_ŒdZ[d_d]‘dfheZkYje]ƒ-

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A. polyphaga mimivirus Rickettsia prowazekii Chlamydia trachomatis Mycoplasma capricolum Tropheryma whipplei Mycoplasma pneumoniae Ureaplasma parvum Cafeteria roenbergensis virus Bacillus fago G Mycoplasma genitalium Coccolithovirus EhV-86 P. bursaria Chlorella virus NY-2A

Bacterias Virus

UNA GRAN FAMILIA

Un aspecto central a la hora de ubicar los Hodgkinia cicadicola virus gigantes en el árbol de la vida consti0 tuye la presencia de numerosas familias gé00 00 00 00 00 00 0 0 0 0 0 0 . . . . . . 0 0 200 600 800 400 1.20 d_YWiYeZ_ÐYWZWifehl_hkiWdj[h_ehc[dj[ 1.00 desconocidas. Una reconstrucción reciente Tamaño del genoma (pares de bases) de la evolución de los NCLDV apunta a la El genoma de los virus gigantes puede ser mayor que los de algunas bacterias y posee [n_ij[dY_WZ[kdWdj[Y[iehYec‘d$;ij[fecaracterísticas singulares. El 86 por ciento de las secuencias codificadoras predichas de dría contener un juego mínimo de 47 genes proteínas del mimivirus (arriba) carecen de homología con otros genes incluidos en las que habrían dejado vestigios en los genomas virales modernos. Al evolucionar, los bases de datos génicas. NCLDV perdieron algunos genes, duplicaron otros y adquirieron genes de sus huésCon un diámetro de 750 nanómetros, el mimivirus es un gi- pedes y de otros organismos. De ahí que la reconstrucción de la gante entre los virus gigantes. Posee un genoma de 1,2 millones ^_ijeh_W[lebkj_lWoZ[bWÐbe][d_Wl_hWbikfed]Wkdhecf[YWX[de pares de bases, una cantidad desmesurada para los están- pWi$;bWd|b_i_iZ[*+l_hki]_]Wdj[i_Z[dj_ÐYŒ+][d[iYeckd[iW ZWh[il_hWb[i"oYeZ_ÐYWbW[njhWehZ_dWh_WY_\hWZ['&'.][d[i$ todos los virus NCLDV y otros 177 compartidos por al menos dos A modo de comparación, la bacteria de vida libre más pequeña, de las familias víricas. No obstante, la señal genética antigua reMycoplasma genitalium, presenta tan solo 450 nanómetros de sulta débil. Si se considera una selección de tres virus de la famidiámetro y la mitad del tamaño del genoma del mimivirus, y lia Phycodnaviridae, 14 genes en común indican una historia evoYeZ_ÐYW‘d_YWc[dj[*.(fhej[‡dWi$;beh]Wd_iceY[bkbWhc|if[- bkj_lWYecfWhj_ZW1i_d[cXWh]e"Z[djheZ[bei[nj[diei][decWi queño descubierto, Hodgkinia cicadicola, un parásito de las ci- Z[[ijWijh[i[dj_ZWZ[iX_ebŒ]_YWi"[n_ij[dc|iZ['&&&][d[i[d garras descrito en 2009, cuenta con un genoma de solo 140.000 pa- total. El mimivirus es un buen representante de los virus giganh[iZ[XWi[ioYeZ_ÐYWbW_di_]d_ÐYWdj[YWdj_ZWZZ[',/fhej[‡nas. H. cicadicola no puede vivir de forma autónoma y depende j[i0[n^_X[kdWlWh_[ZWZZ[fhef_[ZWZ[i‘d_YWigk[WfkdjWdW fehYecfb[jeZ[b[nkX[hWdj[[djehdeZ[bWiYƒbkbWi[if[Y_Wb_pW- la diversidad de los virus gigantes conocidos y de otros que prondas de las cigarras. Los virus no suelen considerarse organismos to se descubrirán. El virión del mimivirus (el conjunto del mavivos, a pesar de que los mimivirus intervienen más en el proce- terial genético y de la cubierta proteica) posee un núcleo icosaédrico, de unos 500 nanómetros, rodeaso de replicación que H. cicadicola y mudo por una capa, de unos 140 nanómetros chas otras bacterias. Z[]heieh"Yedij_jk_ZWfehÐXhWi[ijh[Y^WLa mayoría de los virus gigantes se han mente empaquetadas. Todavía no se ha _Z[dj_ÐYWZeoYWhWYj[h_pWZe[dbei‘bj_# Z[iYh_jebWdWjkhWb[pW[nWYjWZ[bWiÐXhWi" mos años. Diversos motivos han demorapero a tenor de la presencia de genes pado su detección. Uno de los más imporrecidos a los del colágeno en el genoma tantes corresponde al método básico emdel mimivirus, estas podrían estar formapleado para aislar las partículas víricas: la das por un tipo de colágeno sustituido, el ÐbjhWY_ŒdWjhWlƒiZ[ÐbjheiYedfeheiZ[ Yecfed[dj[ÐXheieZ[bj[`_ZeYed`kdj_le (&& dWdŒc[jhei$:[Ðd_Zeibeil_hkiYece de los animales. El mimivirus es el único partículas replicativas que aparecen en miembro conocido de los NCLDV con esta [bÐbjhWZeZ[[ij[jhWjWc_[dje"beil_hki YWfWZ[ÐXhWif[h_\ƒh_YWi$EjhWYWhWYj[h‡igigantes permanecieron sin detectarse tica particular del virión del mimivirus durante tiempo (el mimivirus eludió esta 100 nanómetros corresponde a la estructura en forma de táctica debido a su gran tamaño, que lo estrella con cinco pliegues en un vértice hacía visible al microscopio óptico). Los métodos habituales de plaqueado tampo- El mimivirus presenta una cubierta de fi- del icosaedro, denominada «abertura en co permitieron descubrirlos, ya que los vi- bras que recuerdan a la lana. En ella se estrella» (stargate). Los estudios indican que el mimivirus sedimentaban en el blando agar del aprecia una hendidura que carece de fibras, rus ingerido por una ameba penetra en medio de plaqueado, con lo que impedían la abertura en estrella.

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GRÁFICA CONFECCIONADA A PARTIR DE DATOS PROPORCIONADOS POR ALAN CANN, ENTRE OTROS; CORTESÍA DE ABRAHAM MINSKY, INSTITUTO WEIZMANN DE CIENCIAS (mimivirus)

Nanoarchaeum equitans

la difusión y la formación de placas visiXb[i$EjhW[nfb_YWY_ŒdZ[bYWh|Yj[h[igk_le de los virus más grandes es que la mayoría infectan a protistas, los cuales han recibido mucha menos atención que las plantas y los animales. 9ed[b_dj[hƒifk[ijeÐdWbc[dj[ieXh[ ellos, los virus gigantes están proporciodWdZeb[YY_ed[iiehfh[dZ[dj[iZ[Ði_ebegía vírica y ecología, sin mencionar el desafío que plantean a las arraigadas ideas ieXh[bW\ehcWZ[b|hXebÐbe][dƒj_YeZ[bW vida.

la célula en un compartimento membranoso que se fusiona con los lisosomas, los orgánulos digestivos. Se cree que la acj_l_ZWZZ[bWi[dp_cWib_ieiecWb[iZWbk]WhWbWWX[hjkhW[d estrella. A continuación, una membrana interna del mimivirus parece fusionarse con el compartimento membranoso y se crea un conducto a través del cual el genoma vírico pasa al citoplasma del huésped. Se forma entonces un complejo de eniWcXbW`[Z[l_hki"bW\|Xh_YWZ[h[fb_YWY_Œd$;ijWi[lW[nfWddiendo hasta que, seis horas después de la infección inicial, ocupa una gran parte del volumen celular. En la fábrica de replicación, el ADN se empaqueta en las cápi_Z[ilWY‡Wi"fWhY_Wbc[dj[[diWcXbWZWi"i_dÐXhWi$9kh_eiWc[dte, se ha averiguado que el empaquetamiento del ADN tiene lugar a través de las caras de la cápside vírica que no forman parte de la abertura en estrella. Así pues, la entrada y la salida del ADN en el virión parece producirse a través de diferentes vías, Wb]e[nY[fY_edWb[dbeil_hki$ ;d(&&."i[W_ibŒkdWdk[lWY[fWZ[c_c_l_hki[dejhWjehh[ Z[h[\h_][hWY_Œd"[ijWl[p[dFWh‡i$9edkd][decWb_][hWc[dj[ mayor que el del mimivirus, la cepa se denominó mamavirus, y trajo con ella una sorpresa: un virus parásito llamado Sputnik. Los satélites virales, bastante habituales, son agentes subvirales constituidos por pequeñas cantidades de ácidos nucleicos cuya replicación depende del genoma vírico. En el caso que nos eYkfW"[bYecfW‹[hel_hWbfkZe^WX[hi[XWkj_pWZeZ[\ehcW_dcorrecta, puesto que Sputnik parece no ser un simple satélite sino un parásito legítimo de su huésped. Cuando se halla prei[dj["_dj[hÐ[h[YedbW_d\[Yj_l_ZWZZ[bcWcWl_hkiieXh[bWi amebas; parece ocasionar la formación de viriones de mamavirus defectuosos, algo infrecuente en los virus satélites tradicionales. Esta propiedad sin precedentes y otras características sobre su estilo de vida han llevado a proponer un nuevo grupo y un nuevo nombre, «virófago», para virus que parasitan virus gigantes. Un artículo publicado en abril de 2011 da cuenta de una nueva cepa de mimivirus infectada por una nueva cepa de virófago. En la concurrida empresa de la investigación de los virus gigantes, las noticias aparecen sin cesar.

CORTESÍA DE ABRAHAM MINSKY, INSTITUTO WEIZMANN DE CIENCIAS

ORÍGENES

El origen del grupo NCLDV resulta controvertido. Desde el descubrimiento de los mimivirus, dado que estos poseen una gran YWdj_ZWZZ[][d[iZ_ij_djeiZ[YkWbgk_[hejhe][dY[bkbWh[b., fehY_[djeZ[bjejWbZ[iki[Yk[dY_WYeZ_ÐYWdj[Wb]kdei_dl[itigadores han concluido que los NCLDV deberían considerarse un cuarto dominio de la vida junto a Archaea, Bacteria y Eukarya. Se ha propuesto que algunos genes de los NCLDV pueden haber surgido a partir del mismo acervo génico del que se originaron los procariotas y eucariotas. Un par de hipótesis opuestas interesantes sugieren que, dado el tamaño y la complejidad de los genomas de los NCLDV, o bien el antecesor de los modernos NCLDV pudo dar lugar al genoma eucariota, o el deterioro de un genoma eucariota pudo producir el genoma de la familia de los NCLDV. La transferencia géd_YW^eh_pedjWb[djh[l_hkio^kƒif[ZjWcX_ƒd^WZ[i[cf[‹WZe una función importante en la evolución de los NCLDV (y de sus células huésped) desde muy atrás en la historia biológica. Teniendo en cuenta su peculiar morfología, ecología, tamaño del genoma y singularidad génica, se ha planteado una nueva denominación para los virus gigantes: «girus». El objetivo Y_[dj‡ÐYeoi[c|dj_YeZ[bdk[ledecXh[[i^WY[h^_dYWf_ƒ[d las propiedades singulares de los virus de ADN de gran tamaño, que probablemente presentan una historia evolutiva única

100 nanómetros Al igual que muchos virus, los mimivirus generan descendencia en un complejo denominado fábrica de replicación. Se observan en esta micrografía electrónica las partículas víricas con y sin cubierta de una fábrica de virus aislada de una ameba, ocho horas después de la infección.

y compartida. El término «virus» («veneno» en griego) tiene más de cien años. Desde ese tiempo se han descubierto una enorme diversidad de agentes víricos, con una gran divergenY_W[diki[ij_beiZ[l_ZW"Ði_ebe]‡Wio[ijhWj[]_WiZ[h[fb_YWción. Ese nombre genérico funcionó de modo satisfactorio para referirse a los agentes genéticos simples y de tamaño reducido que dependían de sus huéspedes para multiplicarse. El térmidefWh[Y[c[deiWY[fjWXb[Wc[Z_ZWgk[i[YWhWYj[h_pWYed mayor detalle la familia de los virus de ADN de gran tamaño, y al descubrirse las relaciones evolutivas entre los miembros sobre la base de un profundo análisis bioinformático de sus largos y complejos genomas. En los pasados dos años, el término «girus» ha ido apareciendo con mayor frecuencia en la bibliografía virológica. FUNCIÓN ECOLÓGICA

FWhj[Z[bWYWhWYj[h_pWY_ŒdZ[beidk[leieh]Wd_iceii[XWiW[d su papel modelador del entorno. El hecho de haber pasado inadl[hj_Zeidei_]d_ÐYWgk[beil_hki]_]Wdj[ih[ikbjWhWd_d\h[Yk[dj[ieWf[dWi_dÑko[hWd[diki[i\[hWi[YebŒ]_YWi$;dbei‘bj_cei años, el campo emergente de la metagenómica ha abierto una nueva ventana en la comprensión de los ecosistemas. El metagenoma de un ambiente es la suma de todos los genomas de los organismos presentes. Se estudia mediante biobalística, una técnica en la que se recoge una muestra del entorno, se corta al

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C O N T R OV E R S I A

El origen evolutivo de los virus En un artículo de 2006 publicado en la revista Genome Biology, JeanMichel Claverie, del Laboratorio de Información Estructural y Genómica de Marsella, hizo una provocativa contribución al antiguo debate sobre si los virus son seres vivos o no. Según él, cuando se hace referencia a un virus, debería considerarse la fábrica de virus como el organismo vírico real. En esta interpretación, la naturaleza viva de los virus resulta indiscutible, en las mismas condiciones que los parásitos intracelulares bacterianos. La partícula del virión representaría solo una forma de reproducción, una etapa en la vida de un virus antes de que se enfunde en el aparato metabólico de una célula huésped, dirija la construcción de la fábrica interna del virus y tome la tarea de reproducirse como cualquier otra forma de vida unicelular. ³öćć´jDþžl$¸ßxžßDā0øߞ‰`D`ž¹³"¹ÇxąDß`ŸDjlx§D7³žlDl lx`¸§¸ŸD3žäîx­Eîž`Dāþ¸§ø`ž¹³lx§D7³žþxßäžlDl0Dߟä3øßjßx`¸ßdaron este argumento en una publicación en Nature Reviews Microbiology. Bajo el título «Ten reasons to exclude viruses from the tree of life» (Diez razones para excluir a los virus del árbol de la vida), los autores expusieron que estas entidades genéticas no solo no están vivas, sino ÔøxîD­Ç¸`¸îx³ŸD³`DUžlDx³x§EßU¸§‰§¸x³yîž`¸lx§DþžlDÍ7³¸lx los factores que estimularon la escritura de su artículo fue el descubrimiento de un mimivirus gigante en 2003, así como la idea, propuesta por algunos analistas del genoma de los mimivirus, de que los virus gigantes representarían una cuarta rama del árbol de la vida junto a los otros tres dominios, Archaea, Bacteria y Eukarya. Moreira y López García rechazaban con rotundidad este planteamiento. Sus diez razones para excluir los virus del árbol de la vida sonaron tan contundentes como sutiles. Los virus no están vivos. Sus genomas son robados. No hay ni un solo gen compartido por todos los virus (no hay una línea þŸßž`DD³`xäîßD§ÊÍ?Dù³­Eäj§¸äþžßøä丳Ǹ§ž‰§yîž`¸äÍ7³EßU¸§‰§¸xnético constituye una representación conceptual de las relaciones evolutivas, las cuales solo se pueden inferir mediante el estudio de las características hereditarias de una línea ininterrumpida, retrocediendo hasta un ancestro común de los taxones. Los virus, en cambio, aparecen aquí y allá en el árbol evolutivo y recogen de sus huéspedes la carga genética mediante transferencia horizontal. En un número posterior de la revista, se dedicaron diez páginas a una vehemente correspondencia sobre el tema planteado por Moreira y López García. Resulta imposible presentar aquí todos los argumenî¸äjÇx߸ø³ßxäø­x³Çøxlxßx‹x¥Dßx§ž³îxßyälx§lxUDîxā­¸äîßDßlx qué manera los nuevos descubrimientos sobre los virus gigantes aportan nuevos puntos de vista a la discusión. Jesús Navas Castillo, de la Estación Experimental La Mayora del CSIC, en Málaga, abrió la polémica con un llamamiento a la lucidez. 3xù³y§jþž³`ø§Dßlx‰³ž`ž¸³x䉧¸ä¹‰`DäþDDälx§DþžlD`¸³§Dž³`§øsión de un ser en el árbol de la vida resultaba discutible. Desestimando de pleno algunos de los argumentos originales, asumió a continuación ø³DÇßx­žäD…E`îž`DÍ §DD‰ß­D`ž¹³lxÔøx§Däx§xþDlDäîDäDälxîßD³ä…xßx³`žDy³ž`Dš¸ßžą¸³îD§āßx`¸­Už³D`ž¹³x³§¸äþžßøä䞐³ž‰`D³Ôøx los genes reunidos en un genoma tienen pocas posibilidades de permanecer juntos después de pocas generaciones, Navas Castillo resǸ³lž¹`¸³‰ß­xąDi–"Dx³¹­ž`D`¸­ÇDßDîžþD³¸ßxäÇD§lDxäDþ¸§DžlDlÍ"¸äx³xälx§¸äþžßøäÔøxšD³äžl¸Užx³lx‰³žl¸ääx­D³îžx³x³

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juntos durante miles de millones de años, tal y como se ha demostrado en los virus gigantes y los virus de ARN del tipo picornavirus». En la siguiente entrega, entre otros puntos, Jean-Michel Claverie y Hiroyuki Ogata abordaron la cuestión del rechazo de los virus como seres þžþ¸älxUžl¸Däø¸ßžx³Ǹ§ž‰§yîž`¸Í3x¶D§D߸³Ôøxx³ø³Çߞ³`žÇž¸§DžlxD se había planteado no por la naturaleza de los virus en general, la gran ­Dā¸ßŸDlxx§§¸äǸ§ž‰§yîž`¸äj䞳¸ǸߧDä`DßD`îxߟäîž`Dälx§¸äþžßø䐞D³tes recién descubiertos. De hecho, ellos habían propuesto el término «girus» porque las propiedades, y tal vez los orígenes evolutivos, de los virus de ADN de gran tamaño eran tan distintos que no parecía razonable agruparlos con los demás virus. «Es legítimo plantearse que los girus ancestrales quizá no habrían compartido las raíces profundas y reticuladas del “bosque de la vida”.» A continuación, observaron que denigrar los virus como ladrones de genes del huésped no resultaba pertinente, ya que el 86 por ciento de los genes de los mimivirus constituye «materia oscura genómica» sin semejanza alguna con los genes celulares cono`žl¸äÍ lx­EäjÇßxäx³îD߸³ø³EßU¸§‰§¸x³yîž`¸lxø³DÇ߸îxŸ³Dž­Ç§žcada en la replicación del ADN en el que los mimivirus y otros virus gigantes, como Ectyocarpus siliculosusþžßø䝿É3