Breve historia de la virología

Viejos conocidos

Aunque la virología es una disciplina que apenas tiene un poco más de 100 años de existencia, la historia de la relación entre virus y humanos es extensa. Los virus son las entidades biológicas más abundantes del planeta. Por lo tanto, es lógico pensar que los virus han interactuado con la humanidad a todo lo largo de la historia. Ésta interacción se transformó de manera dramática hace unos 10,000 años a. C. con el establecimiento de comunidades sedentarias, la domesticación de animales y plantas, y el desarrollo del comercio que puso en contacto a las personas de diferentes lados del mundo como nunca antes. La evidencia más antigua de una enfermedad viral se encuentra en una tableta egipcia del 1400 a. C. en la que se representa a una persona con una pierna atrofiada, un signo característico de la poliomielitis. Otras descripciones antiguas de enfermedades que ahora sabemos que son causadas por virus incluyen a la rabia y la viruela. La viruela se considera la enfermedad más destructiva de la historia, pues se estima que de todos los humanos que han existido 1 de cada 20 han sido afectados por ésta enfermedad. Además, ha jugado un papel importante en la historia. Por ejemplo, la introducción de la viruela en América en el siglo XVI ocasionó la muerte de un gran número de pobladores nativos, lo cual fue un factor que facilitó la conquista por parte de un pequeño grupo de soldados Españoles.

Tableta egipcia que representa a un hombre con signos de poliomielitis (1400 a. C.) Tomada de Flint et al., (2015)

Uno de los esfuerzos más tempranos por tratar de generar protección contra la viruela se remonta al siglo XI. Específicamente, fue en China en donde comenzó a implementarse la variolación o variolización. Ésta práctica consistía en tomar pus de las heridas de personas enfermas e inocularla a través de heridas en la piel o soplar polvo de costras secas de viruela en las fosas nasales de personas sanas para producir la enfermedad. Así, la administración de dosis bajas, permitía que las personas que desarrollaban síntomas leves y sobrevivían, adquirieran inmunidad contra la viruela. La variolación fue llevada a Inglaterra hasta 1721 y en 1790 un médico británico llamado Edward Jenner observó que las personas infectadas con viruela bovina desarrollaban protección contra la viruela. Gracias a Jenner, que ahora es considerado el padre de la inmunología, se desarrolló la primer vacuna (término acuñado por Louis Pasteur en 1881 en honor al trabajo de Jenner). Así, para 1800 se extendió el uso de la vacuna contra la viruela. Sin embargo, el proceso de asimilación por parte de la población no fue sencillo, pues se diseminaron rumores (ahora conocidas como “fake news”) de que la inoculación de viruela bovina producía rasgos vacunos en las personas.

La picadura de vaca o ¡Los efectos maravillosos de la nueva inoculación! (1802). Caricatura del satirista Británico James Gillray. Tomada de Flint et al. (2015)

El nacimiento de una ciencia

Los siguientes pasos en el proceso de gestación de la virología caminaron de la mano de los avances en microbiología. En particular, Louis Pasteur concluyó, de sus trabajos de fermentación, que diferentes tipos de microbios se asociaban a diferentes tipos de fermentación, concepto que después se extrapoló a las enfermedades. Más adelante, Robert Koch desarrolló un medio sólido para aislar colonias de bacterias y producir cultivos puros, y técnicas de tinción para poder visualizar a los microorganismos. Con ello, en 1884, Koch estableció cuatro criterios o postulados para asociar a un microorganismo con una enfermedad:

  1. El organismo debe ser encontrado con regularidad en las lesiones de la enfermedad.
  2. El organismo debe ser aislado en cultivo puro.
  3. La inoculación del cultivo puro en un hospedero sano debe iniciar la enfermedad.
  4. El organismo debe ser encontrado una vez más en las lesiones del hospedero nuevo.

Un año después, Pasteur desarrolló la vacuna contra la rabia, ¡aún sin conocer la naturaleza del agente causante de la enfermedad!

Louis Pasteur y Robert Koch. Dominio público.

El desarrollo de éstas técnicas y conceptos permitió estudiar la enfermedad del mosaico del tabaco, caracterizada por la presencia de manchas oscuras y claras en las hojas de la planta del tabaco, y el descubrimiento del primer virus: el virus del mosaico del tabaco (TMV, por sus siglas en inglés). Los estudios de Adolf Mayer, Dimitri Ivanovsky y Martinus Beijerinck fueron esenciales para distinguir al TMV de otros agentes infecciosos a partir de tres observaciones:

  1. A diferencia de las bacterias y los hongos, el agente infeccioso no se puede cultivar en medio sólido (Mayer, 1886)
  2. El extracto de savia de las hojas infectadas conserva sus propiedades infecciosas aun después de pasarlo por filtros de porcelana con poros tan pequeños como para retener a las bacterias (Ivanovsky, 1892)
  3. El agente infeccioso se puede reproducir, pero sólo en tejidos vivos (Beijerinck, 1898)

Estas observaciones se desviaban de los postulados de Koch, y hablaban del reducido tamaño del agente infeccioso y de su estricta dependencia de células vivas o tejidos para llevar a cabo su multiplicación. Sin embargo, Mayer creyó que la enfermedad era causada por una bacteria que había fracasado en cultivar, Ivanovsky interpretó que se trataba de una toxina y Beijerinck los llamó “fluidos vivos contagiosos”. La noción de que el agente infeccioso era una partícula submicroscópica surgió de la interpretación de Friedrich Loeffler y Paul Frosch al descubrir, en 1898, el primer virus de animales: el virus de la fiebre aftosa (FMDV, por sus siglas en inglés), que afecta al ganado. Sin embargo, en ese entonces, el término “virus”, proveniente del Latín que significa veneno, se usaba de manera intercambiable para cualquier agente infeccioso, y no fue sino hasta inicios del siglo XX que se restringió a agentes infecciosos que cumplieran con los tres criterios derivados de los estudios de Mayer, Ivanovsky y Beijerinck.

Una dieta a base de bacterias

En 1915, Frederick Twort se encontraba en Londres tratando de cultivar y buscando variantes del virus vacuna (Vaccinia virus, usado como vacuna contra la viruela) cuando, en un golpe de serendipia, el medio de cultivo se contaminó con bacterias. Después de un tiempo, notó que algunas colonias de bacterias se volvían transparentes. Cuando intentó cultivar estas colonias se dió cuenta de que las bacterias estaban muertas. A este fenómeno le llamó “transformación vidriosa” e interpretó que se debía a virus de bacterias. Luego, partió hacia la Primera Guerra Mundial y, al regresar, abandonó el hilo de su investigación. Mientras tanto, en París, Felix d’Herelle se encontraba estudiando a unos bacilos que habían causado una disentería devastadora en unos soldados franceses. Él también notó que después de un tiempo algunas colonias de bacterias cambiaban de aspecto adquiriendo lo que él llamó “manchas blancas”. Eventualmente, d’Herelle descubrió que había un agente filtrable responsable de matar a las bacterias, al cual bautizó como “bacteriófagos” (añadiendo el sufijo “fago” proveniente del Griego “comer”). El estudio posterior de los bacteriófagos resultó en el descubrimiento de varias propiedades de los virus, por ejemplo, que el primer paso en una infección es la unión o absorción del virus por la célula, que su multiplicación no es de manera binaria sino que en un solo paso se liberan cientos de virus de manera simultánea, que los virus pueden redirigir los procesos celulares de síntesis de macromoléculas o que los virus codifican información para producir proteínas. Figurativamente hablando, la biología molecular también se alimentó de estos “devoradores de bacterias”. Desde el descubrimiento de que el DNA es la molécula portadora de la información hereditaria, hasta el estudio de la regulación de genes a nivel de transcripción y traducción, la caracterización de estos procesos moleculares propios de la célula a través del estudio de los bacteriófagos fue posible gracias a que los virus se replican dentro de las células y, por lo tanto siguen las reglas, señales y rutas reguladoras de su hospedero.

Micrografía electrónica del bacteriófago T4. Tomada de Flint et al. (2015)

Historia de éxitos, futuro de retos

Desde su nacimiento, la virología ha conseguido un sinnúmero de éxitos. En el siglo XX se descubrieron la mayoría de la gran diversidad de virus que conocemos, con sus diferentes tamaños, efectos patológicos y sus diferentes “estrategias”, desde virus que destruyen a la célula hasta otros que inducen su proliferación. Se desarrollaron técnicas de cultivo de tejidos para poder estudiar a los virus in vitro; se hicieron grandes descubrimientos sobre los mecanismos de regulación transcripcional y traduccional tanto en bacterias como en eucariontes; se descubrieron los oncogenes gracias al estudio de virus que causan cáncer;  se desarrolló la tecnología del DNA recombinante que hoy en día es una de las bases de las terapias génicas; se implementaron técnicas como la reacción en cadena de la polimerasa (PCR por sus siglas en inglés) para la rápida detección de virus emergentes sin la necesidad de cultivarlos y, en uno de los más grandes éxitos de la ciencia moderna,  gracias al esfuerzo de la Organización Mundial de la Salud y sus extensas campañas de vacunación, en 1977 se logró la erradicación del virus de la viruela, que en el siglo XX acabó con la vida de aproximadamente 400 millones de personas. Sin embargo, sería un error asumir, como algunos le atribuyen a Lord Kelvin en el siglo XIX en relación a la física, que ya no queda nada por descubrir. De hecho, la emergencia de virus nuevos es un peligro latente y lidiar con ellos es uno de los más grandes retos a futuro para la virología, sobre todo porque la dinámica de epidemias como la del SARS (2002), el chikungunya (2006), la influenza H1N1 (2009) y ahora el SARS-CoV-2 causante de COVID-19, que han generado una gran preocupación a nivel mundial, puede cambiar con el crecimiento poblacional y el incremento de la conectividad mundial. También quedan preguntas por resolver en temas como la interacción virus-hospedero, la evolución de los virus y su papel en la ecología. El desarrollo de tecnologías para las ciencias de la vida y el incremento en la capacidad de procesamiento de información será el combustible que impulsará a la virología hacia horizontes insospechados y nuevos descubrimientos con los que, con seguridad, la virología tendrá muchas más historias que contar.

Referencias

Flint, J., Racaniello, V. R., Rall, G. F., Skalka, A. M., & Enquist, L. W. (2015). Principles of virology – 4th ed. ASM press.
Knipe, D. M., & Howley, P. M. (Eds.). (2013). Fields virology – 6th ed. Lippincott Williams & Wilkins

Texto por Alejandro Miguel Cisneros Martínez

Publicado por Laboratorio Origen de la Vida

Página creada por el Laboratorio de Origen de la Vida, Departamento de Biología Evolutiva de la Universidad Nacional Autónoma de México.

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