Virus gigantes, una ventana a la historia de la vida

Los virus son parásitos celulares y a menudo decimos que están “en los márgenes de la vida”. Esto se debe a que, por sí solos, no pueden completar su ciclo vital. Necesitan la maquinaria de una célula para hacer la única cosa que les interesa hacer: fabricar copias de sí mismos. Los medios necesarios para este fin, desde tomar materia del exterior hasta conseguir la energía necesaria para transformarla en nuevos virus, no les conciernen; seguro que las células habrán encontrado maneras de hacerlo. Esta “subcontratación extrema” les permite ser muy simples: hay virus que consisten en una cajita donde sólo se guardan los genes para hacer dos cosas: fabricar más cajitas y copiar los genes. Son el colmo de la economía y, por lo tanto, suelen ser también muy pequeños. Pero ése no es el camino que han elegido nuestros protagonistas de hoy. Los virus gigantes tienen otro plan.

Tamaño y estrategia de supervivencia

Los virus grandes no son un nuevo descubrimiento. El virus de la viruela, por ejemplo, es del tamaño de una bacteria pequeña. Lo que les llevó a hacerse más grandes fue, probablemente, no depender tanto de la célula a la que van a parasitar. Estos virus llevan su información genética en forma de ADN, y resulta que las células a las que infectan tienen toda su maquinaria del ADN protegida dentro del núcleo. Otros virus resuelven este problema aprendiendo a entrar en el núcleo, pero los virus grandes toman otro camino: me traigo yo mi propia maquinaria. Dentro de su “caja” (la cápside es el nombre preciso) están las proteínas necesarias para leer el ADN y convertirlo en ARN. Hecho esto, ahora sí, el virus hackea a la célula para que ella transforme ese ARN en proteínas, y con esto empieza su feliz vida como parásito celular.

La necesidad de crecer, pues, no es nueva: tiene que ver con la necesidad de incorporar funciones que no le puede robar a la célula. Pero en la década de los 2000 se empezó a descubrir una nueva clase de virus, más grandes todavía y, sobre todo, con genomas mucho mayores. Mimivirus, uno de los primeros en identificarse, tiene un genoma más largo que algunas bacterias y un tamaño similar a una célula bacteriana típica. El “mimi” de su nombre proviene de la palabra inglesa “mimic”, imitar, porque era tan grande que durante años se lo confundió con una bacteria.

Con Mimivirus y los posteriores Pandoravirus y Pithovirus ya nos adentramos en el mundo de los virus gigantes. Pero su interés no radica en que son físicamente muy grandes, sino en lo que se esconde dentro de esas cápsides gigantes. Se supone que los virus son dependientes de las células que infectan. Se supone que no saben nada sobre la maquinaria celular, que delegan en la célula esos detalles. Se supone, en concreto, que los virus no fabrican proteínas. Ellos llevan la información para fabricarlas, pero las proteínas no son su negociado. De hecho, cuando clasificamos la vida celular lo hacemos comparando sus ribosomas, las máquinas de fabricar proteínas, que son la piedra angular de la célula. Bueno, pues estos virus gigantes tienen maquinaria para fabricar proteínas.

¿Un cuarto dominio?

El descubrimiento supuso un pequeño terremoto para el mundo de la biología molecular. Los virus gigantes no sabían construir ribosomas, pero sí tenían genes que les permitían manipular aminoácidos, los ladrillos con los que se construyen las proteínas, y hackear el proceso de fabricación de éstas. Esto no era propio de un virus. O, al menos, no de los virus tal y como los conocíamos hasta entonces.

La situación se fue volviendo más interesante a medida que empezamos a inspeccionar los genomas de estos virus gigantes. Si necesitan genomas tan largos debe de ser por algo, ¿no? Y, efectivamente, por algo será, pero nosotros no hemos conseguido desentrañarlo. Resulta que la mayoría de los genes de estos virus no sabemos para qué sirven. Se trata de genes huérfanos, que no aparecen en otros seres vivos y que sólo podemos entender estudiando el ciclo de vida del virus. Ese camino ya estamos empezando a recorrerlo, pero llevará un tiempo obtener las respuestas.

Entretanto, la abundancia de genes difíciles de identificar y el hecho de que estos virus, a diferencia del resto, tengan herramientas para fabricar proteínas llevó a algunos a especular si no estaremos ante una forma de vida completamente nueva. La vida celular la clasificamos en tres grandes grupos, o dominios: las bacterias, las arqueas y los eucariotas. Cada dominio tiene unas características propias a la hora de manipular la información genética, en su manera de construir proteínas y en la estructura de su célula. Nosotros estamos dentro de los eucariotas, que es el grupo con células más grandes y complejas. Las células eucariotas tienen núcleo, orgánulos en su interior y en el pasado han “domesticado” bacterias y las han integrado dentro de sus células. Los virus gigantes afectan exclusivamente a eucariotas, pero no a nosotros ni a ningún animal. Se especializan en ciertos tipos de amebas.

Los virus siempre han tenido difícil ubicación dentro del árbol de la vida. Tienen genes, es verdad, pero la mayoría son para “cosas de virus”, como fabricar la cápside, con lo que son difíciles de comparar con la vida celular. Sin embargo, los virus gigantes ofrecen una oportunidad inmejorable: tienen genes para manejar la información genética, e incluso genes para fabricar proteínas. Ambas cosas las encontramos en las células, así que con ellos sí podemos hacernos algunas preguntas: sus genes para manejar la información ¿son parecidos a los de las bacterias o los de los eucariotas? Sus genes para manipular aminoácidos ¿se parecen a los de una arquea o a los de una lechuga? Estas preguntas nos pueden ayudar a ubicar a estos virus en el árbol de la vida y, quizá, indicarnos si forman parte de un cuarto dominio.

Una batalla muy antigua

Ha costado un tiempo entender los resultados de esos análisis, y en muchos aspectos todavía estamos en ello. Inicialmente algunos autores defendieron que los genes de los virus gigantes encajaban tan mal en el árbol de la vida que habían de ser el remanente de un cuarto dominio. O bien estos virus fueron células en una época y con el tiempo se terminaron atrofiando hasta lo que vemos hoy o bien les robaron esos genes a las células de un cuarto dominio que, en algún momento, se extinguió.

En los últimos diez años estas afirmaciones se han ido matizando. Hemos ido viendo que los genes de los virus gigantes parecen más relacionados con los de los eucariotas que con los otros dos dominios, y se han encontrado indicios de que los antepasados de los virus gigantes eran virus más pequeños. Aunque todavía hay discusión, parece que lo que sucedió es que estos virus empezaron a robarles genes a sus huéspedes eucariotas, quizá en el contexto de una “guerra evolutiva” en la que la célula trataba de evitar que el virus accediera a su maquinaria y el virus contraatacaba incorporando su propia maquinaria, basada en la de sus víctimas.

La última pieza del puzle ha llegado hace apenas unos días, con un artículo que aún no está publicado en una revista científica, pero que anuncia el descubrimiento de un nuevo virus, llamado Yaravirus, cuyos genes son casi por completo desconocidos. Este virus afecta al mismo tipo de amebas que los virus gigantes, pero él no es gigante en absoluto. A pesar de ello la mayor parte de sus genes son huérfanos, como les pasa a los virus gigantes. La abundancia de genes huérfanos, pues, ¿es una característica de los virus gigantes, o más bien de todos los virus que infectan a estas amebas? Para complicar más las cosas, Yaravirus también codifica algunos ARN de transferencia, que son piezas necesarias para la construcción de proteínas. Parece una versión en pequeño de los virus gigantes, pero sus genes van totalmente a su aire y no muestran ningún parentesco con los virus conocidos. Otro enigma más.

Termine como termine esta historia de enredo, que no nos quepa duda que los virus gigantes tienen cosas que decir sobre la historia de la vida. Su relación con los eucariotas parece ancestral, y es probablemente anterior al último antepasado común de todos los eucariotas. Parece que nuestro linaje lleva miles de millones de años peleando con estos virus, arrancándoles genes, escondiendo las cartas y poniéndoles trampas, en una batalla que hoy sólo siguen librando esas humildes amebas. Quizá si logramos entender la historia de los virus gigantes en realidad estaremos aprendiendo sobre nuestra propia historia.

QUE NO TE LA CUELEN

• Muchas de las ideas que hemos explicado en este artículo están todavía en discusión dentro de la comunidad científica. Algunas de ellas podrían ser rechazadas por completo, y otras podrían cambiar en los próximos años a medida que aparezcan nuevos hallazgos. Tened cuidado, pues, y no las toméis como conocimiento científico asentado.
• Tal vez en alguna ocasión hayáis leído que la vida se divide en cinco reinos: animales, plantas, hongos, protistas y moneras. Esa clasificación está obsoleta, y hoy sabemos que algunos de esos reinos, especialmente protistas y moneras, son cajones de sastre que incluyen grupos con poca relación entre sí. La clasificación más actualizada es la de tres dominios: bacterias, arqueas y eucariotas. Dentro de cada uno de estos dominios aparece una gran variedad de grupos, entre ellos algunos de los antiguos reinos.

REFERENCIAS

• Patrick Forterre y Morgan Gaı̈a. Giant viruses and the origin of modern eukaryotes. Current Opinion in Microbiology vol. 31, pp. 44-49 (2016)
• Mickaël Boyer et al. Phylogenetic and Phyletic Studies of Informational Genes in Genomes Highlight Existence of a 4th Domain of Life Including Giant Viruses. PLoS ONE vol. 5, is. 12, e15530 (2010)
• Julien Guglielmini et al. Diversification of giant and large eukaryotic dsDNA viruses predated the origin of modern eukaryotes. PNAS vol. 116, is. 39, pp. 19585-19592 (2019)
• Paulo V.M. Boratto et al. A mysterious 80 nm amoeba virus with a near-complete “ORFan genome” challenges the classification of DNA viruses. bioRxiv 2020.01.28.923185
• Eric Ghigo et al. Amoebal Pathogen Mimivirus Infects Macrophages through Phagocytosis. PLoS Pathogens vol. 4, is. 6, e1000087 (2008)