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EN LA FRONTERA DE LA VIDA: LOS VIRUS Autor: ARMANDO ARANDA ANZALDO [Extracto]

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CONTRAPORTADA

científica dedicada exclusivamente al campo de la virología inició su publicación en 1939 y el primer texto que trata exclusivamente el tema fue publicado en 1953: General Virologyde Salvatore Luria.

La rabia, enfermedad capaz de transformar a un perro doméstico en una bestia feroz, presenta un cuadro pavoroso y a la vez irresistible que ha merecido desde la antigüedad la atención de los hombres. Si se comparan las descripciones de los cronistas griegos de esta enfermedad con las que se tienen en la actualidad encontramos, nos dice el doctor Armando Aranda, que desde el punto de vista clínico el virus de la rabia no ha cambiado a lo largo de los siglos, característica que lo distingue de aquellos virus que sí se han modificado sus cepas con el tiempo. Volviendo a la rabia, una de sus descripciones más precisas y detalladas se debe a Celso, médico que vivió en el siglo I de nuestra era y que en su libro De medicina escribió una frase que ha llamado la atención de los historiadores: "Especialmente en el caso en que el perro es rabioso, el virus debe ser drenado con una ventosa de vidrio."

Los virus son extremadamente pequeños, sólo pueden ser observados por medio de los microscopios más potentes, los electrónicos. Su naturaleza es tan esquiva que su mejor definición es la del contemporáneo André Lwoff: "Un virus es un virus." Mas como producen una buena cantidad de infecciones su estudio resulta de necesidad extrema. El presente libro ofrece al lector una visión global de lo que se sabe sobre los virus: su origen, su estructura, sus interacciones, su evolución.

Nadie se atrevería a pensar que Celso identificó al agente causante de la rabia como un virus en el sentido que se le da actualmente, mas es importante subrayar que Celso utilizó el término virus para denotar al agente causal de la rabia mientras que en su libro emplea la palabra venenum para calificar la ponzoña de las serpientes. En especial, si consideramos que virus significa también veneno o líquido viscoso. Quizá Celso había observado que la rabia se transmitía por medio de la saliva del animal infectado.

Armando Aranda Anzaldo es médico cirujano graduado en la Facultad de Medicina de la UNAM, maestro en ciencias químicas de la Facultad de Quimíca de la misma institución y doctor en filosofía (bioquímica) por la Universidad de Cambridge, Gran Bretaña. Actualmente es investigador del Laboratorio de Inmunología de la Facultad de Medicina de la Universidad de París. Diseño: Carlos Haces.

Muy posteriormente, la palabra virus ha sido empleada por gente tan notable en el campo de la medicina comoThomas Fuller, Angelo Gatti, Edward Jenner, el descubridor de la vacunación y Claude Bernard, por citar sólo unos cuantos. Sin embargo, la primera revista

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PRÓLOGO

A LA SEGUNDA EDICIÓN El manuscrito de la primera edición de este libro fue terminado en la primavera de 1987; ocho años han transcurrido desde entonces, lapso en el cual nuevos descubrimientos, en el ámbito de la biología y las ciencias biomédicas, han permitido resolver viejas cuestiones, plantear nuevas incógnitas y también reconsiderar antiguas respuestas que resultaron equivocadas a la luz de los nuevos conocimientos. En el campo de la virología se han producido importantes avances y han sido descritos nuevos agentes virales tanto en bacterias, como en plantas y animales; baste mencionar tres nuevos tipos de virus de Herpes humanos (HHV-6, HHV-7 y HHV-8). Los avances de la biología molecular han permitido desarrollar nuevas técnicas para el rastreo e identificación de nuevas moléculas, nuevos microorganismos y nuevos virus. Por supuesto que el calificativo de nuevo debe ser tomado con reserva; recordemos que Colón descubrió América para los europeos, sin embargo, los indígenas tenían siglos de habitarla. De la misma manera, muchos de los "nuevos" virus pueden haber estado todo el tiempo con nosotros y lo único que ha cambiado es la precisión de los métodos que ahora nos permiten conocer su existencia. La virología es una disciplina en pleno desarrollo y, por lo tanto, resulta arriesgado, por no decir insensato, pretender fijarla y agotarla en el magro espacio del presente libro. En la primera edición, el Virus de la Inmunodeficiencia Humana (VIH) o Human Inmunodeficiency Virus (HIV) fue mencionado en forma por demás somera y sin discutir su relación con el síndrome de inmunodeficiencia adquirida (SIDA).

La presente edición pretende subsanar, en la medida de lo posible, las deficiencias de la primera en cuanto al HIV y otros virus de interés médico y general. Sin embargo, algunos lectores notarán también que en el presente texto se han suprimido conceptos que hace unos cuantos años parecían ciertos. Es indudable que el aislamiento y caracterización del llamado virus de la inmunodeficiencia humana ha causado un aumento del interés de la comunidad científica por los virus en general; pero, sobre todo, ha provocado que el término virus ya forme parte del vocabulario cotidiano y que ciertos aspectos de la virología sean de interés para el público en general. Desde 1987 hasta 1993 trabajé en la Universidad de París en proyectos de investigación directamente relacionados con el HIV. Esta experiencia me permitió conocer de primera mano muchos de los factores y actores que han tomado parte en la historia científica del SIDA; historia que con mucha frecuencia se ha visto desviada por intereses personales, competencia desleal y afirmaciones apresuradas que presentan a ciertos fenómenos de laboratorio — artificiales y pasajeros—, como si fueran hechos plenamente demostrados. Pienso que en el caso de un tema que produce reacciones tan diversas e intensas, como el del SIDA, puede ser contraproducente la proliferación de obras de divulgación basadas en información científica de carácter preliminar, por no decir transitorio. Sin embargo, prefiero correr el riesgo de equivocarme en mi presentación del estado actual del conocimiento sobre el HIV y el SIDA, que optar por reproducir cierta información "clásica", misma que continúa siendo divulgada a pesar de ser incorrecta, como lo ha demostrado el propio curso de la investigación sobre este tema.

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Es común decir que la naturaleza es sabia; sin embargo, la labor del científico consiste en desentrañar dicha sabiduría, lo cual toma su tiempo y dista de ser sencillo. Es indudable que la ciencia y en particular las ciencias biomédicas pueden contribuir en forma muy importante al bienestar del género humano; pero muchas veces nuestras necesidades y urgencias humanas interfieren en el proceso del conocimiento, al constituir presiones para encontrar, a toda costa, respuestas inmediatas. Un claro ejemplo de lo anterior es la compleja interacción que se da en torno al problema del SIDA, entre la ciencia, la opinión pública y los intereses comerciales. Por lo tanto, vale la pena tener presente que en la ciencia, como en cualquier otra actividad humana, más vale tarde que nunca. Toluca, marzo de 1995.

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I. INTRODUCCIÓN HISTÓRICA AL ESTUDIO DE LOS VIRUS

a) UN ANTIGUO PROBLEMA EN LA PATOLOGÍA DE LOS SERES VIVOS El términó virología ha sido incorporado al vocabulario durante las últimas décadas. La primera revista científica dedicada exclusivamente al campo de la virología: Archiv für die Gesamte Virusforschung, hoy conocida como Archives of Virology, empezó su publicación en 1939. El primer texto dedicado sólo a la virología: General Virology, de Salvatore Luria, fue publicado en 1953. Sin embargo, los virus han estado acompañando al hombre durante toda su historia y el término virus tiene muchos siglos de existencia, aunque su uso y connotaciones han variado notablemente a lo largo del tiempo. Se puede decir, en forma un tanto arbitraria, que los orígenes de la disciplina científica hoy día conocida como virología apenas se remontan a las décadas finales del siglo XIX. Pero considerando aspectos epidemiológicos* y semiológicos** dentro del registro histórico, encontramos que enfermedades como la rabia han sido descritas y registradas meticulosamente por más de dos mil años. En el caso particular de la rabia, su misterioso origen, su capacidad para transformar a un perro domesticado en bestia feroz, su largo e impreciso periodo de incubación y los dramáticos síntomas que preceden al final fatal de esta enfermedad en los humanos, constituyen un cuadro pavoroso y a la vez irresistible, que ha merecido la atención de los escritores y pensadores de la Antigüedad.

Si se comparan las antiguas descripciones hechas por cronistas griegos y romanos con los casos más recientes de rabia tanto en animales como en humanos, encontramos que desde el punto de vista clínico el virus de la rabia no ha cambiado a lo largo de los siglos. Esta característica lo distingue de otros virus patógenos (capaces de producir enfermedad), confiriéndole una posición única en la historia de la medicina. Diferentes ideas acerca de la causa y el origen de la rabia han sido concebidas en diferentes épocas. Una de las primeras descripciones de la rabia que han sobrevivido hasta nuestros días es la de Aristóteles. "la rabia vuelve loco al animal, y cualquier especie de animal, con excepción del hombre, será contaminado con esta enfermedad si es mordido por un perro rabioso. La enfermedad es fatal para el propio perro y cualquier otro animal mordido por éste, con excepción del hombre". Autores posteriores muchos de los cuales dudaron en cuestionar la credibilidad del gran filósofo griego, se mostraron sorprendidos por la referencia de Aristóteles a la supuesta insusceptibilidad del ser humano para ser contaminado por la rabia. Así, algunos autores propusieron que originalmente el agente causal de la rabia no podía contagiar al hombre y solamente al cabo de los siglos el misterioso agente causal de esta enfermedad había adquirido la capacidad de afectar al ser humano. Sin embargo, el médico renacentista Girolamo Fracastoro hizo notar que Aristóteles solamente quería recalcar el hecho de que no todos aquellos humanos mordidos por un perro rabioso desarrollarían la enfermedad en forma obligatoria. Una descripción de la rabia más precisa y detallada fue proporcionada en el libro De medicina, escrito por Celso, un médico que vivió en el siglo I, en el apogeo del Imperio romano. En particular, hay una frase en el texto de Celso que ha llamado poderosamente la atención de los historiadores de la medicina: "...especialmente en los

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casos en que el perro es rabioso, el virus debe ser drenado con una ventosa de vidrio..." Por supuesto nadie se atrevería a pensar que Celso identificó al agente de la rabia como un virus en el sentido moderno del término. Sin embargo, es importante hacer notar que Celso utilizó el término virus para denotar al agente causal de la rabia, mientras que en el mismo texto utilizó la palabra venenum para describir la ponzoña de las serpientes. Es probable que tal distinción no haya sido accidental, sobre todo si consideramos que el término latino viruspuede significar veneno o también líquido viscoso. Por lo tanto, quizá Celso estaba advertido de que el agente de la rabia era transmitido por medio de la saliva viscosa del perro rabioso. Después de Celso, el término virus se utilizó durante siglos en forma casual como sinónimo de ponzoña o veneno, hasta que a finales del siglo XVIII adquirió claramente el significado de un agente infeccioso, debido a la creciente advertencia general de que existen muchas enfermedades contagiosas y transmisibles. La gradual aceptación del término virus en la literatura médica corrió paralela con el desarrollo de los conceptos de infección y contagio, los cuales deben su origen al estudio de una enfermedad también de naturaleza viral, pero que, a diferencia de la rabia, ha tenido enorme influencia sobre el curso de la historia social y política de la humanidad: la viruela. En términos de la devastación causada en las sociedades medievales, la viruela es solamente comparable con la peste bubónica. Sin embargo, la historia temprana de la viruela presenta grandes dificultades para el historiador de la medicina, ya que, a diferencia de la rabia, es muy difícil establecer un diagnóstico diferencial entre la viruela y otras enfermedades eruptivas de tipo febril, como el sarampión, la varicela o la escarlatina, a partir de las

descripciones proporcionadas por los cronistas de la Antigüedad. Pero no cabe duda de que los conquistadores españoles contaron con un inesperado, silencioso y mortal aliado que contribuyó notablemente al éxito de Cortés y a la pronta caída de Tenochtitlán. Un soldado de la expedición de Pánfilo de Narváez arribó a México enfermo de viruela, enfermedad hasta entonces desconocida en Mesoamérica. La falta de inmunidad natural a la viruela permitió que ésta se extendiera rápidamente entre la población indígena con desastrosas consecuencias para la misma. En pocas semanas miles de indígenas sucumbieron a la viruela; recordemos que el propio Cuitláhuac, penúltimo emperador azteca, falleció por causa de esta enfermedad. Recientes estimaciones epidemiológicas han llevado a postular que durante los primeros veinticinco años posteriores a la Conquista más de un tercio de la población indígena sucumbió a la viruela. Es probable que tal devastación natural haya contribuido en forma radical al establecimiento del régimen colonial, explicando también en parte por qué imperios tan poderosos y organizados como el azteca y el inca fueron borrados del mapa, sin mayor oposición, en unos cuantos años. Durante los siglos XVII y XVIII ocurrieron en Europa severas epidemias de viruela, posiblemente debidas a la aparición de nuevas cepas del virus. Médicos y sabios que testimoniaron estas epidemias pudieron darse cuenta de que algún factor esencial era transmitido de persona a persona y de casa en casa. En la antigua China, mucho antes de nuestra era, ocurrieron los primeros intentos para proteger a los individuos contra la viruela. Así, los chinos desarrollaron la práctica conocida como variolación, la cual consiste en la inoculación de individuos sanos con fluidos obtenidos de las vesículas eruptivas de las personas afectadas por casos leves de viruela. En 1721, Mary Worfley Montagu, esposa del embajador británico en Turquía,

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introdujo la variolación en Gran Bretaña. Dicho procedimiento resultaba muy peligroso, ya que con frecuencia los individuos inoculados desarrollaban la enfermedad y morían a consecuencia de ella, en lugar de ser protegidos contra la viruela. Los problemas causados por las severas epidemias de viruela y la controversia en relación con la variolación fueron la base de mucha bibliografía médica producida en el siglo XVIII. Algunos autores se permitieron especular sobre la naturaleza del agente transmisible causa del contagio, al cual se denominó virus cada vez con mayor frecuencia. En 1730, Thomas Fuller publicó un pequeño libro sobre las fiebres eruptivas (que incluyen la viruela). Ahí escribió: "La forma principal y más común de contraer las fiebres contagiosas, como la viruela y el sarampión, es por medio de infección, o sea, recibiendo a través del aliento o de los poros de la piel los corpúsculos virosos peculiares a la crianza de dichas enfermedades." Por su parte, Angelo Gatti, el gran precursor de Jenner, publicó sus reflexiones sobre la variolación en 1764. Sus observaciones en relación con la naturaleza de la infección y con la necesidad de encontrar un método para atenuar "el virus varioloso", fueron de carácter profético. Sin embargo, Gatti murió en enero de 1798, antes de haber podido conocer el modesto panfleto publicado en el mismo año por el médico británico Edward Jenner, en el cual comunicaba su descubrimiento de que la inoculación con el virus de la vacuna (o sea, con los fluidos obtenidos de las lesiones de la viruela bovina), era capaz de prevenir la infección de la viruela en seres humanos. El descubrimiento de la vacuna es uno de los sucesos más importantes no sólo en la historia de la medicina, sino también en la historia de las sociedades humanas. A pesar de este descubrimiento, se requirieron casi doscientos años para lograr la erradicación de la viruela.

A principios del siglo XIX, el término virus se encontraba bien establecido en la bibliografía médica, aunque era utilizado para describir una gran variedad de agentes infecciosos. Este uso persistió durante toda la época del surgimiento de la bacteriología médica, o sea, los primeros dos tercios del siglo XIX. Claude Bernard erigió una infraestructura para la medicina experimental, apoyada en la tradición filosófica de Descartes y Pascal. Por ejemplo, Bernard citó los resultados obtenidos a través de la simple observación en el caso de la garrapata y su relación con enfermedades de la piel. Según Bernard, la misma metodología aplicada en la observación directa de las garrapatas podía ser aplicada para explorar la validez de las teorías que presumían la existencia de ...el virus, una criatura de la razón. Así, Claude Davaine empezó en 1860 a utilizar una combinación de experimentación y observación para rastrear aquello a lo cual se refirió sucesivamente como el virus, el agente tóxico y finalmente, el bacteridium del ántrax. A falta de filtros artificiales adecuados, Davaine demostró la diferencia entre sangre infectada y no infectada por el ántrax, utilizando como filtro la placenta del cerdo. Sin embargo, en algunos experimentos de Davaine el agente del ántrax era capaz de atravesar el filtro placentario. Robert Koch descubrió en 1876 que el bacilo del ántrax a veces forma pequeñas esporas capaces de atravesar la membrana placentaria. Mientras tanto, Chauveau empezó a trabajar en la identificación del agente de la viruela, utilizando métodos de filtración. Pero no pudo obtener resultados definitivos, por lo cual fue el primero en hacer una distinción entre enfermedades virulentas, causadas por virus, y enfermedades contagiosas, en las cuales era transmitido un microbio o parásito bien conocido. Por lo tanto, el término virus fue restringido a denotar una misteriosa entidad infecciosa capaz de ejercer su efecto patogénico solamente por medio de la asociación en solución

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de ciertos elementos o partículas de naturaleza desconocida. Chauveau identificó estos cuerpos elementales (granulations élémentaires) como el origen de la actividad patogénica, introduciendo así un término que sobreviviría durante décadas. En los años 1865-1866, ocurrió en la Gran Bretaña un desastroso brote de una enfermedad llamada ictericia hemática bovina o peste del ganado, la cual exterminó una gran cantidad de animales. El médico John Gamgee había urgido, sin éxito, a las autoridades para que impusieran una cuarentena y programas de matanza controlada para evitar la diseminación de la enfermedad. A raíz de su fracaso, Gamgee abandonó el país no sin antes publicar un libro con sus observaciones sobre esta enfermedad; ahí escríbió: Al igual que la mayoría de las ponzoñas animales, el virus de la peste del ganado se reproduce con maravillosa rapidez en los cuerpos de los animales enfermos, de los cuales es también liberado. Tanto el aliento de la res enferma aspirado por un animal sano, como lo productos sólidos de la enfermedad, parecen tener la capacidad de inducir el padecimiento y los antídotos son aplicados demasiado tarde cuando se intenta alcanzar la ponzoña presente en el sistema animal. No conozco ningún antídoto capaz de ser usado internamente en los animales enfermos... Me temo que nunca lograremos alcanzar el virus una vez que éste se encuentra en el animal vivo. Tales palabras desalentadas merecen ser recordadas considerando los escasos avances logrados hasta la fecha en el tratamiento de las enfermedades virales. La etiología u origen del ántrax fue cabalmente entendida gracias al advenimiento de una herramienta que se volvió invaluable en los

estudios bacteriológicos, misma que dio lugar al surgimiento a fines del siglo XIX del concepto de virus como entidad filtrable. Al parecer, placas de cerámica blanca no esmaltada y conectadas a una bomba de vacío capaz de ejercer succión fueron utilizadas en trabajos bacteriológicos por primera vez en 1870, por Edwin Klebs. Seis años después, Louis Pasteur utilizó para el mismo propósito filtros hechos con la llamada goma de París. Así, Pasteur, en colaboración con Joubet, aisló el bacilo del ántrax y adoptó la palabra microbio inventada por Séedillot en 1878, de manera que Pasteur declaró: todo virus es un microbio, haciendo caso omiso de la distinción hecha por Chauveau entre enfermedades virulentas y enfermedades contagiosas. A partir de entonces y a través del trabajo pionero sobre las vacunas contra el ántrax, el cólera aviario y la rabia, Pasteur y todos aquellos involucrados en estudios patológicos utilizaron el termino virus para denotar cualquier agente infeccioso (ya fuera o no fuera éste de naturaleza bacteriana) capaz de producir inmunidad después de la convalecencia del organismo afectado por el propio agente infeccioso. Pasteur buscó afanosamente y en vano el agente causal de la rabia. Sin embargo, no existe evidencia de que haya sospechado que dicho agente era esencialmente diferente de los otros microbios patógenos que había logrado caracterizar a lo largo de su vida. En 1897, dos discípulos de Robert Koch encabezaron un estudio sobre el origen de la fiebre aftosa del ganado vacuno. Dichos investigadores demostraron que el agente causal de esta enfermedad era de naturaleza filtrable, o sea, capaz de atravesar los filtros bacteriológicos más finos disponibles en aquel entonces. Loeffler y Frosch observaron que este agente filtrable podía ser pasado de un animal a otro a pesar de que cada pasaje implicaba una gran dilución en la concentración del propio agente filtrable. Por lo tanto, Loeffler

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y Frosch llegaron a la conclusión de que el agente infeccioso podía reproducirse en los animales infectados, descartándose de esta manera la posibilidad de que se tratara de una toxina, y concluyeron que se trataba de un microbio muy pequeño. No es de sorprender que los bacteriólogos médicos se negaran a buscar una explicación que estaba por fuera del concepto de microbio patógeno. Por otra parte, es notable que un microbiólogo botánico fuera capaz de sugerir, unos cuantos meses después de haberse publicado los resultados de Loeffler y Frosch, una explicación que finalmente resultó correcta en relación con estudios y observaciones similares realizados respecto al agente causal de una enfermedad vegetal conocida como mosaico del tabaco.

b) EL VIRUS DEL MOSAICO DEL TABACO A finales del siglo XIX, los éxitos de la microbiología médica habían establecido sólidamente la teoría de que las enfermedades infecciosas son causadas por gérmenes microscópicos que podían ser cultivados en medios nutritivos especiales y aislados por medio de filtros muy finos capaces de retener dichos microorganismos. Sin embargo, en 1892 el ruso Dimitri Ivanovski demostró que el agente causal de la enfermedad vegetal conocida como mosaico del tabaco era capaz de pasar a través de los filtros a prueba de bacterias y no podía ser observado bajo el microscopio ni cultivado en medios artificiales. Estos resultados hicieron a Ivanovsky especular que el mosaico del tabaco era causado por un germen productor de toxinas las cuales podían atravesar el filtro bacteriológico. En 1898, el holandés Martinus Beijerinck realizó experimentos más rigurosos, los cuales demostraron que el agente del mosaico del tabaco pasaba a través de filtros de porcelana y era capaz de multiplicarse en los

tejidos de las plantas infectadas, hecho que descartaba la posibilidad de que se tratara de una toxina. Beijerinck denominó Contagium vivum fluidum al agente del mosaico del tabaco. En aquel entonces, el concepto de macromolécula no existía todavía, y las substancias eran divididas básicamente en dos grupos; las substancias corpusculares o particuladas, suspendidas en los fluidos circundantes, como las bacterias y los glóbulos rojos, y las substancias disueltas o solubles, moléculas de bajo peso molecular. Para Beijerinck era de la mayor importancia establecer si el virus era disuelto o corpuscular. Apoyándose en la observación de que el virus era capaz de atravesar filtros a prueba de bacterias, Beijerinck concluyó que debía tratarse de una substancia disuelta o soluble y, por lo tanto, de naturaleza molecular, quizá soluble en agua y capaz de replicarse, pero solamente cuando se encontraba incorporada al protoplasma de la célula viva infectada. Las conclusiones de Beijerinck resultaron sorprendentemente cercanas al moderno concepto de virus; sin embargo, también resultaron ser demasiado avanzadas para su tiempo y encontraron poca aceptación entre los patólogos de principios del siglo. A pesar de esto, en los primeros años del siglo XX diversos investigadores descubrieron otros agentes infecciosos filtrables, capaces de producir enfermedades en animales, y gradualmente el término virus, en principio usado por los médicos de la antigua Roma para designar cualquier veneno de origen animal, pasó a denominar estos recién descubiertos agentes infecciosos filtrables. En 1908, dos patólogos daneses informaron haber transmitido la leucemia (un tumor caracterizado por una desmedida proliferación de los glóbulos blancos de la sangre) a pollos, por medio de un filtrado libre de células. Peyton Rous descubrió en 1911 que algunos tumores sólidos, conocidos como sarcomas de los pollos, podían ser transmitidos a pollos sanos por

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medio de un filtrado obtenido a partir de células tumorales. Sin embargo, estos primeros indicios de la asociación entre los virus y el cáncer permanecieron ignorados por muchos años.

c) EL BACTERIÓFAGO En 1915, el inglés F. Twort publicó un artículo en la revista médica The Lancet, en el cual describió un curioso fenómeno observado en ciertos cultivos de micrococos bacterianos que después de incubaciones prolongadas desarrollaban regiones transparentes, las cuales examinadas al microscopio mostraban la ausencia de células bacterianas y la presencia de minúsculos gránulos cristalinos. El material cristalino podía ser pasado por filtros de porcelana y una gota de ese filtrado era suficiente para destruir (lisar) un nuevo cultivo de micrococos. Twort sugirió que el fenómeno podía ser explicado por la existencia de un virus bacteriano o por la producción de una enzima bacteriana capaz de degradar a las propias bacterias. En 1917, Félix d'Herelle observó un fenómeno similar en cultivos del bacilo de la disentería y demostró que era posible usar cultivos de este bacilo utilizando filtrados obtenidos a partir de heces fecales. Félix d'Herelle optó inmediatamente por la explicación de que era un virus la causa de este fenómeno y, debido a que el supuesto virus era incapaz de multiplicarse, excepto a expensas de bacterias vivas, D'Herelle decidió llamarlo bacteriófago (devorador de bacterias). Durante los años veinte la definición del virus se basaba en conceptos puramente negativos: no podían ser vistos al microscopio, no podían ser cultivados en medios artificiales, y además no eran retenidos por los filtros a prueba de bacterias. Sin embargo, las

observaciones de D'Herelle permitieron la preparación de grandes cantidades de bacteriófagos (fagos será el término utilizado en adelante), a partir de la lisis de bacterias cultivadas en medios líquidos. Estos lisados podían ser utilizados para infectar otros cultivos. El propio D'Herelle observó que cultivos de bacterias en medio sólido infectados con lisados que contenían fagos, mostraban "claros" o placas en la, por otra parte, uniforme capa de bacterias; el número de estas placas era inversamente proporcional a la dilución del lisado con fagos añadido a dicho cultivo. Por lo tanto, el título de una suspensión de fagos podía ser estimado en términos de unidades formadoras de placas (u.f.p.). De acuerdo con esto, si cada partícula viral presente en la preparación infectante da origen a una placa, entonces la eficiencia de plaqueo (e.p) es igual a la unidad. Muchos años después, este método sería modificado y aplicado al ensayo de los virus de plantas y animales. De hecho, uno de los avances más importantes en el estudio de los virus animales consistió en el ensayo en placa diseñado por Renato Dulbecco en 1952. En este caso, una suspensión de células animales es colocada en una caja de Petri; las células se adhieren y crecen a lo largo y ancho de la superficie de vidrio u otro material sólido, hasta que forman una monocapa de células Entonces se elimina el medio de cultivo y se añade una suspensión viral diluida. Después de una breve incubación que permite que las partículas virales se adhieran (adsorban) a las células, se elimina el exceso de inóculo viral y se añade una capa de agar nutritivo que cubre las células. Después de una incubación que puede durar varios días, las células son teñidas por medio de un colorante vital que solamente penetra en las células vivas, de manera que las muertas por causa de la infección viral permanecen incoloras y se manifiestan como placas desteñidas en la monocapa de células teñidas.

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Retomando a D'Herelle y los fagos, este investigador creía que la partícula infectante (fago) se multiplicaba dentro de la bacteria y que su progenie era liberada después de la lisis de la bacteria hospedera. En 1939, Ellis y Delbrück realizaron experimento conocido como "curva de crecimiento en un solo paso", el cual constituyó una sólida prueba en apoyo de la hipótesis de D'Herelle (figura I.1.). Sin embargo, persistía una controversia en cuanto a si el crecimiento intracelular del fago introducía la lisis de la bacteria o en realidad dicha lisis bacteriana era un fenómeno secundario sin relación directa con el crecimiento del fago. Experimentos realizados por Delbrück resolvieron esta controversia y demostraron que en la lisis de las bacterias infectadas participan factores tanto dependientes como independientes de la infección viral. Cuando la infección ocurre a baja multiplicidad, o sea, cuando la relación fago/bacteria no es mayor de 2, el fago penetra la bacteria, se multiplica e induce la lisis de la célula bacteriana. Sin embargo, cuando la infección ocurre en altas multiplicidades, o sea, cuando hay un exceso de partículas infectantes, la lisis bacteriana se debe principalmente a un debilitamiento de la pared celular causado por el exceso de fagos adsorbidos a dicha pared. FIGURA I.1. Diagrama de la curva de multiplicación en un solo paso (o escalón) del bacteriófago T2. La primera purificación de un virus fue lograda por Max Schlesinger en 1933 utilizando una técnica conocida como centrifugación diferencial, la cual se basa en el hecho de que en un tubo de ensayo sometido a la acción de una fuerza centrífuga las partículas más pesadas sedimentan a menor velocidad que las partículas ligeras. De esta manera es posible separar los fagos de los restos de las células bacterianas. El análisis químico de los fagos purificados

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demostró que están compuestos por proteínas y ácidos nucleicos en proporciones casi iguales.

d) LA NATURALEZA QUÍMICA Y MOLECULAR DE LOS VIRUS En 1935 el químico Wendell Stanley pudo aislar el virus causante del mosaico del tabaco y purificarlo en forma cristalina. Este hecho representó la cristalización de un material biológico supuestamente vivo y, por lo tanto, tuvo un enorme impacto desde el punto de vista filosófico, pues llevó al cuestionamiento de los conceptos establecidos respecto a la naturaleza y propiedades de los seres vivos. En 1937 Bawden y Pirie lograron la total purificación del virus del mosaico del tabaco y demostraron que estaba compuesto por proteína y ácido ribonucleico (ARN). Esto ocurrió en una época en que todavía no se conocía la naturaleza del material genético. Ya en 1928 Fred Griffith había descubierto que cepas no patogénicas de neumococos bacterianos, conocidas como cepas R, podían ser transformadas a la variedad patogénica S cuando eran incubadas en presencia de un extracto libre de células obtenido a partir de neumococos S que habían sido "muertos" (o sea, inactivados) por tratamiento térmico. En 1944, Avery, Mac Leod y Mc Carty informaron que el ácido desoxirribonucleico (ADN) obtenido a partir de neumococos S, era el único factor capaz de transformar a los neumococos R y volverlos patogénicos. Sin embargo, la ortodoxia científica señalaba a las proteínas como posibles constituyentes del material genético. En aquel entonces era una opinión generalizada que los ácidos nucleicos carecían de la versatilidad estructural necesaria para satisfacer el complicado papel atribuido a los hipotéticos genes. Fue en 1952 cuando Hershey y

Chase demostraron sin lugar a dudas que la información genética reside en los ácidos nucleicos. Para esto utilizaron al bacteriófago T2, que usualmente infecta a la bacteria Escherichia coli. En primer lugar, Hershey y Chase crecieron el fago en cultivos de E. coli, en los cuales el medio de cultivo había sido suplementado con azufre o fósforo radiactivos (35S y 32P). El fósforo radiactivo sirvió para marcar exclusivamente el ADN presente en los fagos recién sintetizados por las bacterias infectadas, mientras que el azufre permitió marcar la proteína asociada con las nuevas partículas virales. Posteriormente, estos fagos radiactivos fueron utilizados para infectar otros cultivos de E. coli, permitiendo que los fagos se adsorbieran a las bacterias. Después de una corta incubación, estas suspensiones de fagos y bacterias fueron sometidas a intensa agitación para interrumpir la asociación entre fagos y bacterias. La suspensión resultante fue centrifugada de manera que las bacterias sedimentaron en el fondo de los tubos de ensayo y las partículas virales permanecieron en el líquido sobrenadante. Ambas fracciones (sedimento y sobrenadante) fueron analizadas en su contenido de radiactividad. El resultado indicó que la mayor parte del 32P había penetrado en las bacterias, mientras que casi todo el 35Shabía permanecido en el sobrenadante. Por otra parte, a pesar de este tratamiento, las bacterias fueron capaces de producir nuevas partículas virales, las cuales contenían un alto porcentaje de 32P y casi nada de 35S. Estos resultados indicaron que solamente el ADN viral penetra en las bacterias y que este ácido nucleico es suficiente para causar una infección productiva en dichas bacterias. La proteína de la cubierta viral no es necesaria para producir la infección debido a que no contiene la información genética. Sin embargo, esta proteína es necesaria para proteger el ácido nucleico y para permitir la adsorción del virus a las células. El experimento

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mencionado sirvió para demostrar que el ácido nucleido constituye el material genético. (figura I.2.)

Figura I.2. El experimento de Hershey y Chase.

En 1956, Gierer y Schramm purificaron el ácido nucleico del virus del mosaico del tabaco (VMT), y demostraron que ARN viral purificado podía ser infeccioso si se tomaban las precauciones necesarias para protegerlo de ser inactivado por la acción de enzimas capaces de degradar ácido ribonucleico. Experimentos previos habían demostrado que las partículas de VMT podían ser disociadas en proteína y ARN, ambos componentes podían ser reasociados en el tubo de ensayo para formar partículas virales infectivas por completo y morfológícamente maduras. Basándose en esta observación, Frankel Conrat y Singer procedieron a disociar dos cepas diferentes de VMT. El ARN obtenido de una cepa fue reasociado con la proteína obtenida de la otra cepa y viceversa, originando partículas híbridas, las cuales fueron usadas para infectar plantas de tabaco. En todos los casos, las plantas infectadas dieron origen a progenies virales que correspondían al tipo del ARNpresente en el híbrido infectante (figura 1.3). Al igual que todos los organismos, los virus pueden generar mutantes en el transcurso de su ciclo de crecimiento; estas mutaciones pueden afectar el tipo de placa formada por la infección viral en los cultivos infectados, el rango de hospederos susceptibles de ser infectados por el virus e incluso las propiedades fisicoquímicas del virus. Un problema asociado con las mutaciones consiste en que varias de éstas pueden ser de tipo letal, o sea, bloquean totalmente la capacidad de replicación del virus y por lo tanto no pueden ser detectadas. Sin embargo, en 1963 Epstein y Edgar descubrieron un tipo muy particular de mutantes virales que ahora son conocidos como "mutantes letales condicionales". Una clase de estos mutantes está constituida por los mutantes sensibles a la temperatura. Estos virus mutantes son capaces de crecer a una cierta temperatura, la temperatura permisiva, pero no pueden hacerlo a una más alta, la

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temperatura restrictivamisma temperatura que no afecta el crecimiento de virus normales. Otra clase de mutantes condicionales está constituida por los mutantes ámbar, los cuales no pueden crecer en ciertas cepas celulares llamadas no permisivas, mientras que sí pueden hacerlo en cepas celulares permisivas. También se han descrito otros tipos de mutantes condicionales sensibles al frío, los cuales se comportan a la inversa de los mutantes termosensibles anteriormente descritos.

Figura I.3. El experimento de Frankel-Conrat y Singer que demostró que el ARN es el material genético del virus del mosaico del tabaco (VMT). 14

Los virus constituyen partículas extremadamente pequeñas cuyo tamaño varía más o menos entre 20 y 300 nanómetros (nm).* Por lo tanto, los virus sólo pueden ser observados bajo el microscopio electrónico. En muchos casos los virus infectan a la célula hospedera por medio de interacción directa entre la célula y la partícula viral, pero en otros casos los virus son transmitidos por medio de un agente animal o vegetal que actúa como vector intermediario entre el virus y su hospedero final. Las células que hospedan al virus contienen ambos tipos de ácido nucleico (ADN y ARN), mientras que los virus contienen solamente un tipo de ácido nucleico, el cual será ADN o ARN según el tipo de virus en particular. El virus se reproduce totalmente a partir de su material genético constituido por el ácido nucleico, mientras que la célula hospedera se reproduce a partir de la suma integral de sus componentes. El virus nunca se origina directamente a partir de un virus preexistente, mientras que toda nueva célula se origina de manera directa de una célula madre. Los componentes de un virus son sintetizados en forma independiente y son ensamblados posteriormente para formar una partícula viral madura. En cambio, el crecimiento de las células consiste en un aumento de todos sus componentes sin que la célula pierda en ningún momento su integridad. Los virus dependen de la maquinaria metabólica y sintética presente en la célula hospedera para poder sintetizar el ácido nucleico y las proteínas virales.

Figura I.4. Diagrama que muestra el tamaño relativo y las formas de diferentes tipos de virus. (a) Poxvirus (vacuna). (b) Poxvirus (dermatitis pustular). (c) Rabdovirus. (d) Virus de la parainfluenza (parotiditis). (e) Bacteriófago. (g) Herpesvirus. (h) Adenovirus. (i) Virus de la influenza. (j) Virus de la papa. (k) Virus del mosaico del tabaco. (l) Polioma/papiloma virus. (m) Virus del mosaico de la alfalfa. (n) Virus de la polio. (o) Fago ØX174.

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Figura I.5. Diagrama que ilustra la terminología utilizada para describir los virus con simetría helicoidal (izquierda) y con simetría icosaédrica (derecha).

Existe una terminología bien establecida para describir los diferentes componentes y estructuras de los virus. Una partícula viral completa e infectiva es denominada virión. En el caso de los virus con morfología icosaédrica, la cubierta de proteína es conocida como la cápside que a su vez está compuesta de unidades morfológicas o capsómeras. La cápside rodea un centro compuesto de ácido nucleico y proteínas. La cápside y el centro forman en conjunto la nucleocápside. Ejemplos de virus icosaédricos son el virus de la poliomielitis y el bacteriófago ØXI74. Otros virus tienen aspecto de

bastones o cilindros. En tales viriones el ácido nucleico está rodeado por una cápside cilíndrica cuya estructura helicoidal puede ser resuelta bajo el microscopio electrónico. Ejemplos de viriones helicoidales son el virus del mosaico del tabaco y el bacteriófago M13. En viriones de morfología más compleja, la nucleocápside está rodeada por una laxa envolturamembranosa. Dichos viriones tienen forma relativamente esférica, pero son muy pleomórficos (multiformes) debido a que la envoltura no es rígida. Ejemplo de virus icosaédricos con envoltura son los herpesvirus. En el caso de los virus helicoidales con envoltura como el virus de la influenza, la nucleocápside está enrollada dentro de la envoltura. En viriones cuya estructura es todavía mas compleja, como en el caso del virus de la viruela, no es posible identificar una sola cápside, ya que este tipo de virus tiene varias cubiertas alrededor del ácido nucleico. Las envolturas virales tienen características similares a las de las membranas celulares debido a que tales envolturas se derivan de la membrana de la célula hospedera durante los estadios finales de la infección viral. Por lo tanto, las envolturas virales son ricas en lípidos (grasas) y proteínas, algunas de las cuales forman complejos con diferentes tipos de carbohidratos (azúcares), constituyendo las llamadas glicoproteínas. Los carbohidratos asociados a las proteínas tienden a protuir de la envoltura viral y a veces es posible reconocerlos bajo el microscopio electrónico en forma de espigas presentes en la superficie externa del virión. Las figuras 1.4 y 1.5 dan una idea general de las diversas morfologías y componentes estructurales de los virus.

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FIGURA I.6. Estructura de las bases púricas y pirimídicas.

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Figura I.7. Estructura de algunos ribonucleótidos.

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Salto: se omiten capítulos del II al XI

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XII. LA EVOLUCIÓN DE LOS VIRUS

LOS VIRUS sufren cambios evolutivos al igual que los seres vivos. Los genomas virales están sujetos a la mutación con la misma frecuencia común a todos los ácidos nucleicos, y cuando las condiciones favorecen a un mutante en particular, éste es seleccionado, dando origen a una nueva cepa que paulatinamente substituye a la anterior. Hoy día existen dos opiniones predominantes en relación con el origen de los virus. La primera opinión considera que los virus se originaron a partir de células degeneradas que perdieron la capacidad para hacer vida libre. De acuerdo con la segunda opinión, los virus se originaron a partir de fragmentos de ácido nucleico celular que escaparon de la célula original. La biología molecular de los fagos y bacterias difiere en forma considerable de la de los virus de eucariotes y sus respectivas células hospederas, al grado de que no es posible propagar bacteriófagos en células eucarióticas o virus animales en bacterias. Esto sugiere que los fagos y los virus de eucariotes se originaron en forma independiente. Los virus están exitosamente diseminados en los reinos animal y vegetal, al grado de que ningún grupo de organismos conocidos hasta la fecha se encuentra libre de ser infectado por virus. La evolución exitosa de cualquier parásito requiere de la supervivencia de la especie hospedera. Un ejemplo interesante de esto lo constituye la evolución del virus del sarampión, el cual sólo infecta al ser humano y la infección generalmente resulta en la adquisición de inmunidad permanente por parte del individuo infectado.

Se ha estudiado la frecuencia de la incidencia de sarampión entre los habitantes de diversas islas y se ha encontrado una buena correlación entre el tamaño de la población y el número de casos de sarampión registrados en cada isla a lo largo del año. Se requiere una población de cuando menos 500 000 individuos para proporcionar suficientes individuos susceptibles (recién nacidos) capaces de mantener la prevalencia del virus en la población. En poblaciones menos numerosas el virus tiende a desaparecer, a menos de que sea reintroducido desde el exterior. Desde el punto de vista geológico, el hombre es una especie muy reciente y solamente ha existido en poblaciones numerosas durante los últimos 8 000 o 10 000 años. Por lo tanto, se sospecha que el virus del sarampión no existía en su forma actual en épocas cuando los núcleos de población humana eran todavía muy pequeños. Basándose en la similitud antigénica entre el virus del sarampión y aquellos del moquillo canino y la ictericia febril del ganado, F. L. Black ha postulado que estos tres virus provienen de un antepasado común, el cual infectaba por igual a humanos, perros y ganado en épocas prehistóricas. El virus ancestral evolucionó hacia el actual virus del sarampión cuando los cambios en el comportamiento social del hombre dieron origen a poblaciones lo suficientemente grandes para mantener la prevalencia de la infección. Este evento evolutivo debió de haber ocurrido en los últimos 6 000 años, a partir del establecimiento de las primeras civilizaciones en Mesopotamia. En el caso del virus de la influenza es posible distinguir tres diferentes tipos de acuerdo con la antigenicidad de sus nucleoproteínas; estos tipos son: A, B y C. El virus tipo A es causante de epidemias mundiales (pandemias) de influenza.

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Los virus de la influenza tipos A y B causan epidemias durante el invierno. El virus tipo C sólo causa padecimientos respiratorios menores. La resistencia a la infección depende de que el organismo susceptible haya sido expuesto previamente al virus infectante. Los antígenos virales más importantes en relación con la producción de inmunidad protectora son la hemaglutinina externa (HA) y la glicoproteína neuraminidasa (NA). Los virus A y B de la influenza se encuentran en evolución continua produciendo nuevos tipos de los antígenos HA y NA; por lo tanto, resulta inefectiva la inmunidad previamente adquirida por el organismo. A partir de 1932 se empezaron a aislar cepas del virus de la influenza tipo A. Cada nuevo aislado del virus ha sido probado serológicamente con antisueros capaces de neutralizar las otras cepas conocidas del virus A. Con el paso del tiempo se ha hecho evidente que las nuevas cepas aisladas difieren cada vez más en el nivel antigénico de las primeras cepas aisladas. Actualmente ya no es posible aislar en la población humana virus tipo A correspondientes a las cepas originales aisladas en 1932. Este fenómeno se conoce como deriva antigénica y presupone que en forma natural se producen cepas de virus que presentan nuevos antígenos; estos mutantes son seleccionados en forma natural de entre la población de virus de la influenza. Experimentos in vitro, en los cuales el virus es propagado en cultivos de células en presencia de concentraciones de anticuerpos insuficientes para neutralizar la totalidad del virus inoculado, permiten obtener progenie viral que al ser transferida a otro cultivo celular en presencia de anticuerpos contra el virus de la cepa original demuestran que después de siete transferencias en serie la progenie viral resultante difiere radicalmente en sus determinantes antigénicos cuando se le compara con el virus del inóculo original. Se supone que esta

evolución in vitro es equivalente al proceso de selección natural que ocurre por el repetido pasaje del virus de la influenza por el tracto respiratorio de diferentes individuos. El análisis de cepas aisladas a lo largo de 40 años demuestra que la evolución del virus de la influenza tipo A no depende exclusivamente de la deriva antigénica sino también ocurre en saltos evolutivos que representan la casi misteriosa aparición de nuevas cepas denominadas subtipos, diferentes por completo en sus antígenos HA y NA a las cepas prevalentes en los años previos inmediatos. Este fenómeno se conoce como cambio antigénico y es característico del virus tipo A, mientras que el virus tipo B, como se ha visto, solamente evoluciona por deriva antigénica. Existe evidencia serológica de que en el pasado reciente el hombre ha sido infectado por subtipos del virus de la influenza que están emparentados con las cepas contemporáneas H2N2 y HbN2 que infectan al humano, y la cepa HswlNl que infecta al cerdo. La importancia de los subtipos virales es evidente cuando se considera la correlación entre su aparición y la ocurrencia de pandemias de influenza. Algunas hipótesis para explicar el origen del cambio antigénico se basan en el hecho de que cepas del virus de la influenza de humanos pueden infectar a los animales, y diferentes subtipos del virus A tienen al cerdo, al caballo y a algunos tipos de pájaros como hospederos naturales. El virus tipo B solamente infecta al ser humano; por lo tanto, existe una correlación entre la ausencia de cepas de virus tipo B capaces de infectar especies animales y la falta de cambio antigénico, lo que contribuye a explicar la ausencia de pandemias de influenza debidas al virus tipo B. La explicación más sencilla para el fenómeno de cambio antigénico consiste en que una cepa del virus capaz de infectar animales adquiere la capacidad para infectar al hombre. Esto explicaría el hecho de que en la 21

pandemia de influenza de 1957 se aisló una cepa del virus que tiene antígenos HA y NA totalmente diferentes a los de la cepa del virus más común en el año 1956. A mediados de los años setenta se aisló en varias regiones de Estados Unidos el mismo subtipo de virus de la influenza a partir de cerdos y granjeros dedicados a la cría de cerdos; este hecho demostró que realmente ocurre el intercambio de cepas de virus de la influenza entre diferentes especies animales. Sin embargo, no se produjo ninguna pandemia a pesar de que la población humana carecía de inmunidad contra el subtipo viral HswlNl característico del cerdo. Por lo tanto, se ha especulado que este subtipo del virus carece de la capacidad para ser transmitido directamente entre seres humanos. Los indios americanos sufrieron un gran desastre demográfico en los años inmediatos posteriores al descubrimiento de América; este desastre ha sido generalmente atribuido a la introducción de la viruela en el Nuevo Mundo. Sin embargo, la viruela no fue introducida en Santo Domingo sino hasta 1518, o sea, veintiséis años después del descubrimiento; ya para entonces la población de la isla había disminuido de más de un millón (en 1492) a poco más de diez mil habitantes, por lo tanto, la viruela no es la causa de esta mortandad. El historiador Francisco Guerra ha sugerido, basándose en los relatos de diversos cronistas de Indias, como Bartolomé de las Casas, Fernández de Oviedo, Hernando Colón y Herrera y Tordesillas, que la mayor parte de la mortandad entre los indios de Santo Domingo fue causada por una epidemia de influenza porcina. De acuerdo con las crónicas, la epidemia se inició en La Isabela, la primera ciudad del Nuevo Mundo, el 9 de diciembre de 1493, un día después de la llegada de 1 500 hombres y animales domésticos transportados en los diecisiete barcos que constituían la segunda expedición de Colón. Los animales domésticos, que incluían ocho

cerdas, habían sido embarcados en el la nave insignia en La Gomera, Islas Canarias, entre el 5 y el 7 de octubre de 1493, pero el contacto entre los animales y los miembros de la expedición ocurrió solamente después del desembarco en Santo Domingo cuando, de acuerdo con las crónicas, los caballos fueron considerados perdidos a causa de una enfermedad. Todas las fuentes históricas están de acuerdo en la fecha, lugar y descripción de las manifestaciones clínicas y mortandad de la epidemia. El cuadro clínico corresponde a una infección aguda extremadamente contagiosa capaz de afectar en forma inmediata a todos los miembros de la expedición incluyendo al propio Colón. Los sintomas consistían en fiebre elevada, escalofrío, postración y elevada mortalidad, aunque aquellos que sobrevivieron manifestaron resistencia a las recaídas. Crónicas que hablan de otros brotes de la enfermedad posteriores a la invasión de tierra firme, entre 1514 y 1519, mencionan problemas respiratorios y epistaxis (hemorragias nasales) como síntomas asociados. Los cronistas indican que después de haber afectado a los españoles, la enfermedad empezó a provocar la muerte de "innumerables indios". El corto periodo de incubación observado en la epidemia de 1493 y la evolución del padecimiento descartan al paludismo como causante de la epidemia y, por el contrario, apoyan clínica y epidemiológicamente que la enfermedad causante fue la influenza. Guerra ha estudiado el papel de los virus de la influenza porcina en la producción de pandemias de influenza en humanos, y ha comparado la evolución demográfica de las Antillas desde la llegada de Colón en 1492, con la evolución demográfica de las Filipinas desde la llegada de Magallanes en 1521. Ambos archipiélagos tienen una extensión y clima similares. Sin embargo, los indígenas precolombinos prácticamente carecían de animales domésticos y por 22

lo tanto fueron por primera vez expuestos a los virus de estos animales después de la llegada de Colón. Los filipinos poseían animales domésticos incluyendo tres especies de cerdos, antes de la llegada de Magallanes. Por lo tanto, los filipinos habían adquirido inmunidad que les permitió tolerar la colisión inmunológica con los exploradores españoles, mientras que los antillanos perecieron en grandes cantidades debido a la carencia de inmunidad previa. Los cronistas han dejado constancia de la inmunidad selectiva mostrada por los indígenas. Fernández de Oviedo comentó la resistencia de los indios a las enfermedades venéreas y la frambesia, mientras que el obispo Las Casas hizo notar lo susceptibles que eran a los padecimientos respiratorios. El cronista Solórzano Pereira escribió que "el aliento ajeno mata al indio" Existe una teoría cíclica para explicar el cambio antigénico; esta teoría se basa en la observación de anticuerpos contra la influenza en el suero de personas que estaban vivas antes de 1932, año en que fueron aisladas las primeras cepas del virus. Suero humano obtenido en 1957, el año en que apareció el virus subtipo H2N2, fue mantenido en congelación y posteriormente probado para establecer si contenía anticuerpos contra las cepas contemporáneas H2N2 y H3N2. El suero de individuos que ya estaban vivos en 1889, pero no, en 1888, mostró la presencia de anticuerpos contra el subtipo H2N2; esto sugiere que estos individuos habían sido infectados por una cepa H2N2 en 1889. Experimentos similares demostraron que la cepa H3N2 ya estaba presente alrededor de 1900. Por lo tanto, la teoría cíclica supone que las cepas virales se "ocultan" con cierta periodicidad, permaneciendo quizá en otra especie que actúa como hospedera hasta que la población de la especie hospedera natural, que manifiesta inmunidad contra el virus, es substituida paulatinamente por un número suficiente de nuevos individuos

susceptibles que no han estado expuestos al contagio por el virus. Bajo estas condiciones, el virus puede resurgir e infectar una vez más una proporción considerable de la especie hospedera natural. El ciclo observado en el caso de los subtipos H2N2 y H3N2 es de alrededor de 60-70 años, o sea, equivalente a la expectativa de vida promedio. Sin embargo, la aparición en 1977 de una cepa HINI idéntica desde el punto de vista serológico y de hibridación de ácidos nucleicos a la cepa presente en 1950 sugiere que una nueva población de individuos susceptibles puede acumularse en sólo 25 años. El genoma del virus de la influenza (tipos A y B) consta de ocho segmentos de ARN de cadena sencilla, cada uno de los cuales da origen a un ARN mensajero monocistrónico. Cuando una célula es infectada en forma simultánea por más de una cepa del virus de la influenza los nuevos fragmentos de ARN viral sintetizados pueden mezclarse al azar, dando origen a viriones híbridos que son genéticamente estables. Se ha demostrado que estas cepas híbridas pueden diseminarse en forma natural e infectar animales susceptibles. Cepas que pueden haberse originado por la combinación genética espontánea entre cepas de virus humano y de virus de animal han sido aisladas en forma natural. Algunos autores sugieren que la recombinación genética espontánea constituye el principal mecanismo por el cual surgen las nuevas cepas o subtipos del virus de la influenza tipo A.

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XIII. LOS VIRUS Y LA INGENIERÍA GENÉTICA

UN FENÓMENO comúnmente observado en el laboratorio consiste en que un fago capaz de propagarse en una cepa bacteriana determinada se replica en forma ineficiente cuando es crecido en otra cepa diferente. Se dice que estos fagos están restringidos cuando se encuentran en una cepa bacteriana diferente de aquella en la cual han sido propagados originalmente. Sin embargo, casi siempre una pequeña proporción del fago es capaz de evadir el estado de restricción y crecer de manera adecuada en la nueva cepa bacteriana, pero la progenie de este fago será incapaz de crecer en la cepa bacteriana que originalmente permitió la propagación del fago precursor. Estas observaciones sugieren que una modificación específica inducida por la nueva bacteria hospedera protege al fago de manera que no puede ser restringido dentro de la nueva cepa bacteriana, pero a la vez pierde la capacidad para crecer en la antigua cepa hospedera.

región de esta secuencia. Las enzimas de restricción son endonucleasas capaces de reconocer secuencias específicas de nucleótidos en el ADN de cadena doble y cortar ambas cadenas a la altura de dichas secuencias. Cada tipo de enzima de restricción reconoce una secuencia de nucleótidos en particular, la cual generalmente consta de cuatro a seis pares de bases. Una caracterísuca notable de los sitios donde actúan las enzimas de restricción consiste en que la secuencia de bases es palindrómica y el sitio de corte está localizado en forma simétrica con respecto al doble eje de simetría, por ejemplo: la secuencia reconocida por la enzima de restricción Eco Rl, obtenida de la bacteria E. coli, es:

A principios de los años sesenta, Bertani, Weigle y Arber demostraron en forma independiente que la modificación inducida por el hospedero ocurre en el nivel del ADN del fago, y el fenómeno de restricción es consecuencia de la degradación por hidrólisis enzimática del ADN viral que no ha sido modificado. El ADN de la bacteria hospedera y otros ADNs presentes en dicha céla son modificados por la adición de grupos metilo (CH3) en sitios específicos los cuales son normalmente reconocidos por un tipo de enzimas conocidas como enzimas de restricción, las cuales solamente pueden degradar ADN no metilado. Así, la metilación de una base en particular presente en la secuencia de nucleótidos reconocida por la enzima, impide la hidrólisis y ruptura del ADN en la

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abreviatura de tres letras correspondientes a la bacteria productora de la enzima (por ej.: Hae = Haemophilus aegyptum) más una letra en ciertos casos, que designa a la cepa bacteriana, y un número romano, por ej.: Hae III. La caracterización de las enzimas de restricción ha permitido desarrollar técnicas refinadas para manipular los genes. El factor principal en estas técnicas está dado por la capacidad de ciertas enzimas de restricción para producir cortes escalonados (indentados) en sitios bien definidos presentes en las moléculas de ADN. La figura XIII.1 ilustra la manera en que estas enzimas pueden ser utilizadas: ADN procedente de dos fuentes diferentes es cortado con la misma endonucleasa (por ej.: Eco Rl) para producir fragmentos que poseen colas o términos de cadena sencilla cuyas secuencias de nucleótidos son complementarias. Incubando mezclas de ambos fragmentos en condiciones que favorecen la reunión de los mismos en presencia de la enzima ADN ligasa, es posible producir fragmentos de ADN híbrido también conocido como ADN recombinante.

FIGURA XIII.1. Recombinación in vitro de dos fragmentos de ADN. En este caso, la unión AG presente en cada cadena de nucleótidos es hidrolizada por la endonucleasa. Hasta la fecha han sido purificadas y caracterizadas más de cien diferentes enzimas de restricción. Su nomenclatura consiste en una

Es relativamente sencillo introducir en una bacteria fragmentos de ADN por medio del proceso conocido como transformación. Sin embargo, dichos fragmentos de ADN no pueden replicarse y acaban siendo eliminados. Para evitar este problema, el fragmento de ADN es insertado en un vector o vehículo de clonación, el cual consiste en una molécula de ADN capaz de replicarse en forma autónoma. Entre los vectores más a menudo utilizados se encuentran los plásmidos bacterianos, que son pequeñas moléculas de ADN circular de cadena doble, los cuales generalmente contienen genes que codifican toxinas o enzimas capaces de inactivar ciertos antibióticos. Los plásmidos son cromosomas bacterianos accesorios y se diferencian del cromosoma principal en que los plásmidos no 25

son estrictamente necesarios para la subsistencia y reproducción de la bacteria en cuestión. Los plásmidos pueden replicarse independientemente del cromosoma principal. Las bacterias pueden contener plásmidos tipo unicopia o multicopia (más de 20). En general, los plásmidos multicopia son pequeños y a menudo se utilizan como vehículos moleculares de donación. Por ejemplo, una célula de E. coli generalmente contiene 20 moléculas (copias) de plásmidos y sólo una molécula del cromosoma principal. Otros vectores de donación están representados por ciertos bacteriófagos, particularmente el fago ha sido utilizado con éxito en diversos protocolos de manipulación genética. El fago l tiene dos grandes ventajas como vector de clonación. En primer lugar, el ADN recombinante puede ser preparado en grandes cantidades, ya que cada bacteria produce cientos de copias del ADN viral recombinante. Dicho ADN recombinante puede ser purificado fácilmente, ya que aparece como componente de las nuevas partículas del fago l . Utilizando cepas mutantes del fago l defectuosas en su capacidad para lisar la célula hospedera, es posible incrementar el rendimiento de nuevas partículas virales, las cuales pueden ser recuperadas induciendo artificialmente la lisis de la bacteria hospedera. El actual conocimiento detallado de la estructura del genoma del fago l permite construir mutaciones que incrementan la transcripción del ADN recombinante insertado en el genoma del fago l. Es posible eliminar grandes regiones del genoma del fago l que no son esenciales para la replicación del ADN viral y la lisis de la bacteria hospedera; las regiones eliminadas pueden ser substituidas por fragmentos de ADN recombinante procedente de las más variadas fuentes. Solamente se requiere un 25% del genoma del fago l para permitir el crecimiento lítico de este fago en la bacteria hospedera. Sin embargo, la eliminación del exceso de ADN viral,

incluso de ADN que no contiene secuencias esenciales para la replicación del fago provoca que las nuevas copias de ADN no pueden ser empacadas en partículas virales. Esta última propiedad es muy útil en ingeniería genética, pues el ADN del fago l puede ser reducido en tamaño cortándolo con una enzima de restricción posteriormente, este ADN l puede ser mezclado con un ADN foráneo que ha sido cortado con la misma enzima de restricción, de manera que ambos tipos de ADN pueden recombinarse formando un ADN híbrido de suficiente tamaño como para ser introducido por transfección en bacterias susceptibles. El ADN recombinante puede replicarse en la bacteria, dando origen a nuevas moléculas de ADN recombinante con un tamaño suficiente para ser empacadas en partículas virales. Sólo las partículas que contienen ADNrecombinante en cantidad equivalente a 7S-105% del ADN originalmente presente en el genoma del fago l pueden ser empacadas en nuevas partículas virales que producirán la formación de placas en un cultivo infectado; de esta manera, pueden ser distinguidas y separadas de aquellas partículas que contienen un ADN l de tamaño insuficiente debido a la ausencia de recombinación con el ADN foráneo (figura XIII.2).

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FIGURA XIII.2. Esquema que muestra cómo puede ser utilizado un mutante del fago 1 como vector de clonación. La reacción de empacamiento selecciona las moléculas de ADN recombinante. Actualmente existen métodos análogos a los empleados para donar ADN recombinante en bacterias, para propagar fragmentos de ADN recombinante en células eucarióticas. En este caso, los vectores de donación están representados por virus de animales como el SV4O, los adenovirus y algunos rotavirus, además de algunos virus de plantas útiles para clonar genes en células vegetales.

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XIV. EL ORIGEN DE LOS VIRUS

EXISTEN dos principales teorías con respecto al origen de los virus. Una teoría propone que los virus son consecuencia de la degeneración de microorganismos (bacterias, protozoarios y hongos) que alguna vez fueron parásitos obligatorios de otras células, a tal grado que se convirtieron en parásitos intracelulares y perdieron paulatinamente todos los componentes necesarios para desarrollar un ciclo de vida libre independiente de la célula hospedera. Sin embargo, el hecho de que la organización de los virus es de tipo no celular, es un importante argumento en contra de esta teoría, ya que las cápsides virales son análogas, desde el punto de vista morfogenético, a los organelos celulares constituidos por subunidades de proteína, tales como flagelos y filamentos que forman el citoesqueleto, y no son parecidas a las membranas celulares. Por otra parte, las envolturas de los virus no muestran similitudes arquitectónicas con las membranas celulares o en caso de poseer dicha arquitectura es debido a que la envoltura viral fue adquirida como consecuencia de la protrusión o brote de la partícula viral a través de la membrana celular. La otra teoría propone que los virus son el equivalente a genes vagabundos. Por ejemplo, es probable que algunos fragmentos de ácido nucleico hayan sido transferidos en forma fortuita a una célula perteneciente a una especie diferente a la que pertenecen dichos fragmentos, los cuales en lugar de haber sido degradados (como ocurre generalmente), por causas desconocidas podrían sobrevivir y multiplicarse en la nueva célula hospedera.

En 1967, Diener y Rayner descubrieron que el agente causal de cierta enfermedad de la papa simplemente consiste en una pequeña molécula de ARN circular de cadena sencilla, carente de cápside proteica. Este ARN desnudo presenta ciertas regiones en las cuales ocurre apareamiento entre nucleótidos con bases complementarias por medio de puentes de hidrógeno. Estas moléculas, denominadas viroides, constituyen el tipo más pequeño de agente infeccioso capaz de replicarse. Los viroides se caracterizan por producir diversas enfermedades en plantas. Ha sido posible determinar la secuencia de nudeótidos en el ARN de ciertos viroides como el PSTV. Estudios de hibridación de ácidos nucleicos han demostrado que cuando menos 60% de la secuencia de nucleótidos del PSTV está presente también en el genoma de las plantas que son usualmente infectadas por este viroide. Lo anterior sugiere que los viroides representan ejemplos de genes vagabundos que se originaron a partir del genoma de ciertas plantas. El reciente descubrimiento de que los oncogenes retrovirales son casi idénticos a ciertos genes normalmente presentes en las células eucarióticas (protooncogenes) ha permitido establecer que los virus son capaces de incorporar en sus genomas secuencias de nucleótidos presentes en la célula hospedera. Estas secuencias adquiridas por el retrovirus pueden ser introducidas por el propio virus en otra célula perteneciente a una estirpe diferente. De esta manera, los retrovirus, y quizá también otros tipos de virus, pueden actuar como vectores de la evolución, transfiriendo fragmentos de información genética entre diferentes especies. Por lo tanto, no es improbable que los retrovirus sean el resultado de la eliminación de ciertos fragmentos de ácido nucleico originalmente presentes en el genoma de células eucarióticas. 28

Es poco probable que todos los virus conocidos hayan derivado del mismo progenitor ancestral. Es más probable que diferentes tipos de virus hayan surgido en diferentes ocasiones por medio de cualquiera de los mecanismos invocados por las teorías mencionadas. Sin embargo, una vez que se ha formado un virus en particular, éste estará sujeto a presiones evolutivas al igual que los organismos procarióticos y encarióticos. Un proceso que contribuye a la evolución viral es la recombinación entre dos diferentes tipos de virus. Por ejemplo, el fago P22, que afecta la Salmonella, puede recombinarse con otros fagos cuya morfología es diferente (por ej.: fagos Fels1 y Fels-2) e incluso con el fago que infecta la E. coli, pero no a la Salmonella. Casos similares de recombinación "ilegítima", la cual ocurre entre moléculas de ADN que muestran poca homología entre sus respectivas secuencias de bases, han sido observados en diferentes tipos de virus animales. Los avances en la caracterización de los virus a nivel molecular, sugieren que los virus coevolucionan con sus organismos hospederos, posiblemente esto se debe a que los virus son parásitos intracelulares extremos y, por lo tanto, requieren de la supervivencia del hospedero para poder asegurar su propia supervivencia. Es interesante notar que cuando un virus se replica en su hospedero natural, tiende a no causar enfermedad en el mismo o causa una enfermedad leve y autolimitada en la mayoría de los casos. Varios de los virus conocidos producen enfermedades severas sólo cuando infectan organismos diferentes a sus hospederos naturales. Lo anterior sugiere que buena parte de los virus asociados con la producción de enfermedades, son virus que están en proceso de adaptarse a un nuevo tipo de hospedero y que una vez lograda dicha adaptación, la estrategia del virus consiste en perpetuarse y propagarse sin afectar al organismo hospedero.

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XV. LOS VIRUS: PROBLEMAS DE UN CONCEPTO EN EVOLUCIÓN

PARA CIERTOS filósofos, y no sin razón, el universo del hombre es equivalente al lenguaje, o sea, es a través del lenguaje, de sus palabras, conceptos y definiciones, como podemos comprender y enfocar el universo que nos rodea. De acuerdo con este punto de vista, la definición precisa de cualquier objeto o fenómeno es la condición primaria necesaria para poder lograr la cabal comprensión del mismo. Usualmente ha sido conveniente dividir las ciencias biológicas en tres grupos de acuerdo con la naturaleza de sus temas de estudio: ciencias taxonómicas, ciencias integrativas y ciencias reduccionistas. Las disciplinas taxonómicas, como la botanica y la zoología, se refieren a grupos de organismos que tienen un origen y desarrollo histórico en común. Por su parte, disciplinas como la fisiología y la genética se dedican al estudio de las propiedades comunes o especializadas de los organismos vivos y por lo tanto son disciplinas de tipo integrativo. Las disciplinas reduccionistas examinan los procesos elementales y las funciones de los organismos en el nivel molecular; ejemplos de estas disciplinas son la biofísica y la bioquímica. La virología no encaja con facilidad en ninguno de los grupos mencionados debido a que su tema de estudio: los virus, no pueden ser definidos adecuadamente a partir de los criterios que por lo general se emplean para clasificar plantas y animales. La muy citada frase: "un virus es un virus", atribuida a André Lwoff, a la vez que carece de significado también testifica la dificultad de explicar o

definir al virus. Esta dificultad deriva del problema de reconciliar las propiedades vitales y no vitales mostradas por los virus. Los virus, incluyendo los viroides, representan las entidades biológicas más pequeñas con capacidad de autorreplicación. Con frecuencia se les confunde con las bacterias debido a que ambos tipos de organismos son capaces de causar enfermedades infecciosas; sin embargo, es fácil distinguirlos de las bacterias debido a que los virus solamente contienen un tipo de ácido nucleico y son incapaces de multiplicarse cuando están afuera de una célula viva, además de que no son afectados por los antibióticos que matan a las bacterias. La clasificación de los virus presenta serios problemas. Por una parte, el registro fósil de los virus es prácticamente inexistente, lo que impide que puedan ser agrupados de acuerdo con su desarrollo evolutivo. Una situación similar ocurre con las bacterias, las cuales son clasificadas a partir de una arbitraria selección de características morfológicas y fisiológicas. Sin embargo, este método jerárquico y no filogenético para clasificar bacterias ha sido aceptado por los microbiólogos acostumbrados a consultar el Bergey's Manual of determinative bacteriology, considerado la autoridad definitiva sobre el tema. Los intentos por aplicar el sistema de clasificación de Bergey, basado en binomiales latinizados, a la clasificación de los virus, han dado resultados poco satisfactorios debido a que el criterio de clasificación se basa demasiado en los efectos causados por el virus en el hospedero en lugar de basarse en las propiedades intrínsecas del virus. La mayoría de los nombres de los virus derivan de las características clínicas, patológicas y epidemiológicas asociadas con las infecciones virales. Como ejemplos podemos citar el virus de la dermatitis postular contagiosa que pertenece al grupo de los poxvirus, y el virus de la degeneración vascular del frijol grueso. Algunos virus han sido nombrados de acuerdo con la

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localidad geográfica donde fueron aislados por primera vez: el virus de Sendai. Otros virus llevan el nombre de sus descubridores: virus de Epstein-Barr. Algunos virus son conocidos solamente en la versión abreviada de su nombre original; así, reovirus corresponde a respiratory enteric orphan virus, y arbovirus corresponde a arthropod-borne virus.

Otra definición muy conocida es la propuesta por Salvatore Luna en 1959: "los virus son elementos de material genético que pueden determinar en las células donde se reproducen la biosíntesis de un sistema que constituye un aparato específico para permitir la propia transferencia del virus hacia otras células".

El método más extendido y aceptado para clasificar los virus agrupa a estos agentes de acuerdo con el tipo de hospedero que infectan: bacterias, hongos, plantas, invertebrados (particularmente insectos), animales, humanos. Los virus pueden ser subdivididos de acuerdo con un particular nivel de interés sobre los mismos. En años recientes el uso de un sistema taxonómico racional basado en principios de estructura y formación molecular ha sido promovido por el Comité Internacional de Taxonomía de los Virus; la figura XV1 es un esquema simplificado de este tipo de clasificación. Considerando lo anterior, podemos citar algunas de las múltiples definiciones de virus producidas a lo largo del tiempo. Por ejemplo, André Lwoff propuso en 1957 que un virus es: "una entidad estrictamente intracelular y potencialmente patógena que se caracteriza por tener una fase infecciosa, poseer solamente un tipo de ácido nucleico, multiplicarse en la misma forma que su material genético, incapaz de crecer o dividirse en forma binaria, carente de un sistema productor de energía metabólica". De acuerdo con esta definición, el virus es fundamentalmente de naturaleza no celular y es dependiente por completo del metabolismo de la célula hospedera, además de que en cierto estadio del ciclo replicativo el material viral se reduce exclusivamente al ácido nucleico.

Figura

XV.1

Esta definición recalca la independencia del genoma viral con respecto al genoma del hospedero, así como la capacidad reproductiva de dicho genoma viral y su especialización que le permite ser transferido de una célula a otra. Luna y Darnell propusieron otra definición en 1967: "los virus son entidades cuyos genomas son elementos de ácido nucleico que se replican dentro de las células vivas utilizando para este fin la maquinaria sintética de la propia célula hospedera y provocando la

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síntesis de elementos especializados que pueden transferir el genoma viral hacia otras células."

incorporada en el protoplasma vivo de una célula en la cual la reproducción del virus ocurre en forma pasiva.

Renato Dulbecco, 1975: "un virus es un parásito intracelular obligatorio que puede ser considerado como un bloque de material genético (ya sea ADN o ARN) capaz de replicarse en forma autónoma, y que está rodeado por una cubierta de proteína y en ocasiones también por una envoltura membranosa que lo protege del medio y sirve como vehículo para la transmisión del virus de una célula a otra."

Previamente, Pasteur había declarado (en 1890) que todos los virus eran microbios. Pasteur utilizó el término virus para referirse en particular a cualquier agente infeccioso capaz de producir inmunidad después de la recuperación del organismo infectado. Finalmente, recordemos que en el siglo I d.C., el médico romano Celso denominó virus al agente causal de la rabia, queriendo significar o referirse a un veneno desconocido presente en la viscosa saliva de los animales afectados por esta enfermedad.

Es obvio que todas las definiciones citadas comparten ciertos elementos, pero también subrayan o pasan por alto factores considerados importantes por una u otra definición. Así, surge la posibilidad de que en realidad cada investigador en el campo de la virología puede tener un concepto de virus en particular, concepto que no será compartido del todo por el resto de sus colegas y esto lleva al corolario de que diferentes virólogos estarán en realidad estudiando diferentes objetos o fenómenos que en forma superficial resultan ser similares pero profundamente distintos en el nivel conceptual. Esta posibilidad es apoyada cuando consideramos definiciones más antiguas de virus. El criterio decimonónico que definía a un virus es la propiedad de filtrabilidad, o sea, la propiedad del agente infeccioso de pasar a través de filtros normalmente capaces de retener las más pequeñas bacterias conocidas hasta entonces. Recordemos que Beijerinck denominó al agente del mosaico del tabaco como Contagium vivum fluidum, queriendo recalcar la naturaleza dispersa, y por lo tanto molecular, del novedoso agente infeccioso capaz de pasar a través de los filtros antibacterianos. Beijerinck concibió al virus como un tipo de molécula soluble en agua, capaz de replicarse sólo cuando se encuentra

Una consecuencia inevitable del análisis de todas las definiciones de virus mencionadas consiste en que el término virus ha tenido significados muy diferentes a lo largo del tiempo. Muchos de estos significados son incompatibles o inconmensurables entre sí. Por ejemplo, es obvio que el concepto del virus de la rabia definido por Celso no tiene nada que ver con el virus de la rabia observado por cualquier virólogo molecular contemporáneo. Si consideramos que las conductas adoptadas en relación con cualquier fenómeno observado dependen de la interpretación conceptual de dicho fenómeno, entonces es obvio que el moderno agente causal de la rabia está totalmente fuera de la visión del mundo de los médicos de la antigua Roma, o sea, diferentes científicos ubicados en diferentes épocas han estado observando un fenómeno llamado rabia, el cual es similar en todas las épocas en el nivel superficial, pero es radicalmente diferente cuando se le considera dentro del marco psicológico y cultural de cada época a lo largo del tiempo. La virología es una de tantas disciplinas que constituyen el panorama de la ciencia. Por lo tanto, es pertinente finalizar esta introducción al

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estudio de los virus co una breve reflexión sobre la naturaleza de la ciencia. No puede dejar de llamar nuestra atención el hecho de que la mayoría de los avances teóricos en el campo de la virología han sido, en sus respectivos tiempos, recibidos con escepticismo por la mayor parte de la comunidad científica. También es notable que se requiere el paso de varios años y la acumulación de fracasos experimentales con resultados negativos que contradicen los postulados de la ortodoxia científica, antes de que la mayoría de los investigadores estén dispuestos a considerar seriamente la otra evidencia disponible que apoya teorías alternativas que han permanecido ignoradas hasta entonces. Como ejemplo de lo anterior tenemos el caso de Peyton Rous, que a principios de este siglo produjo sólida evidencia experimental de que algunos tumores en animales son causados por virus filtrables. Se necesitaron casi cincuenta años para que el trabajo de Rous recibiera el debido reconocimiento y aceptación por la mayor parte de la comunidad científica. En forma similar, las observaciones y experimentos de Avery, MacLeod y McCarty, que demostraron que el ADN es el factor capaz de transformar bacterias inocuas en bacterias patogénicas, no fueron cabalmente apreciados por la mayoría de sus contemporáneos que suponían que las proteínas eran capaces de contener y transmitir la información genética. En otras ocasiones los científicos se encuentran inmersos en un marco teórico y conceptual que les impide interpretar adecuadamente la evidencia proporcionada por el método experimental y la simple observación. Ejemplo de lo anterior es el caso de Ivanovsky, que fue el primero en establecer la filtrabilidad del agente causal del mosaico del tabaco, pero atribuyó este fenómeno a un microorganismo productor de toxinas difusibles,

negándose a considerar la posibilidad de que existieran partículas con actividad biológica capaces de pasar a través de los poros de filtros antibacterianos. Un caso similar es el de Pasteur, que nunca sospechó que el agente de la rabia era de naturaleza diferente a las bacterias. En otras ocasiones, los científicos manifiestan cierta timidez o excesiva reserva para formular hipótesis innovadoras, pues se sienten indirectamente restringidos por el marco cultural y las ideas dominantes en un periodo determinado. Tal es el caso de F. W. Twort, que fue el primero en observar el fenómeno de lisis bacteriana causada por fagos, y en forma muy cautelosa y sin comprometerse sugirió que este fenómeno podía ser causado por un virus filtrable bacteriano, dejando así el campo libre para que D'Herelle elaborara y reclamara para sí el descubrimiento del bacteriófago. Otro problema que enfrentan los científicos es la incomprensión de sus ideas debido a la falta de un marco de referencia adecuado que permita integrarlas dentro de la corriente del pensamiento científico contemporáneo. Tal es el caso de la hipótesis del provirus, propuesta por Temin con base en sus observaciones sobre la replicación de ciertos virus ARN. Dicha hipótesis permaneció casi ignorada hasta que el propio Temin y David Baltimore proporcionaron evidencia de que existe la enzima transcriptasa inversa que puede hacer fluir la información genética de ARN hacia ADN, evento que hasta entonces era considerado anatema por el llamado dogma central de la biología molecular ejemplificado por el esquema: ADN ARN Proteína. En otras ocasiones, la ausencia de ciertos conceptos teóricos e incluso taxonómicos, impide establecer el eslabón entre observaciones aparentemente independientes, pero que en realidad

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corresponden a dos versiones de un mismo tipo de fenómeno. Un ejemplo de lo anterior fue la incapacidad de establecer una correlación entre las observaciones de Ellerman y Bang sobre la leucemia aviaria y los experimentos de Rous con el sarcoma de los pollos, debido a que a principios de este siglo las leucemias no eran consideradas como una forma de cáncer. Por otra parte, tenemos el caso de los investigadores solitarios, capaces de proponer teorías o hacer observaciones avanzadas, las cuales tienden a ser incomprendidas o pasadas por alto por los pocos contemporáneos que tienen noticia de las mismas. Tal es el caso de Beijerinck y su hipótesis del Contagium vivum fluidum, referente al agente del mosaico del tabaco. Similar es el caso de Fred Griffith, que en 928 realizó los primeros experimentos de transformación bacteriana in vitro, los cuales permanecieron ignorados por casi veinte años hasta que fueron actualizados por Avery, MacLeod y McCarty. También debemos considerar el caso de observadores empíricos (sean científicos o no lo sean) que son capaces de aplicar el sentido común para obtener resultados prácticos a partir de observaciones empíricas. Ejemplos extremos de lo anterior son el caso de Edward Jenner y su descubrimiento de la vacuna contra la viruela, o el caso de los capitanes de Francisco Pizarro, que habiendo notado la correlación entre la viruela y la enorme mortandad entre la población indígena, solían enviar por delante de las tropas conquistadoras a soldados o esclavos portando lanzas con lienzos impregnados con secreciones obtenidas de enfermos de viruela con la idea de que así podrían obtener una fácil victoria al diseminar la enfermedad entre la población del Imperio inca.

El registro histórico nos muestra que una disciplina científica avanza no tanto por causa de la acumulación de observaciones fenomenológicas, sino por causa de la transformación de conceptos y teorías que permiten la reinterpretación de dichas observaciones. En ocasiones, los nuevos conceptos y teorías incorporan parte de las ideas contenidas en teorías e hipótesis previas, pero también en muchos casos representan una ruptura total con el saber del pasado a la vez que significan la adopción de un nuevo marco de referencia teórico e incluso psicológico, a veces totalmente incompatible con las pautas científicas y culturales de épocas previas. Por ejemplo, las ideas y conceptos del médico romano Celso, que indiscutiblemente corresponden a las de un notable sabio del siglo I, guardan muy poca correlación y difícilmente pueden ser incorporadas en el marco de la virología molecular. Sin embargo, es un error aplicar sin restricción los criterios y normas de una época como la nuestra a los eventos y actividades desarrolladas por los científicos de épocas pasadas. Ni Celso ni Pasteur eran ignorantes u obscurantistas; por el contrario, ambos representan brillantes intelectos trabajando en un particular contexto cultural y psicológico. Conceptos que eran válidos para Celso resultan carentes de sentido para Pasteur, al igual que bajo criterios contemporáneos Pasteur resulta estar equivocado al clasificar virus y bacterias en un mismo grupo. Igualmente, varios de los conceptos y teorías actualmente considerados como ejemplos de ortodoxia científica resultarán erróneos e incluso carentes de sentido y poder explicativo para los científicos del siglo XXI. El filósofo Thomas Kuhn ha propuesto la existencia de una "tensión esencial" entre la comunidad de científicos ortodoxos y aquellos innovadores capaces de vislumbrar y sugerir nuevas teorías e interpretaciones que amplían el panorama de la ciencia por fuera de 34

los límites del conocimiento establecido en una época en particular. Quizá es el silencioso conflicto entre una ortodoxia y una heterodoxia científica uno de los principales factores de la dinámica de la ciencia. La ortodoxia científica es necesaria, pues contribuye a crear un marco de referencia a partir del cual es posible obtener resultados que algunas veces se ven reflejados en aplicaciones prácticas del conocimiento científico, mismas que contribuyen a elevar la calidad de la vida de los seres humanos. Esta ortodoxia con sus dogmas y teorías, también sirve como un filtro que permite descartar proposiciones erróneas o falsos caminos para el avance científico. Sin embargo, esta ortodoxia también conduce al estancamiento científico y al desvío o a pasar por alto nuevas teorías con mayor poder explicativo. Un factor común a la mayoría de los eventos considerados como revoluciones en la historia de la ciencia es la imaginación demostrada por los científicos responsables de tales hitos científicos. Esta imaginación científica a veces se nutre de ciertos factores racionales como la observación y experimentación paciente, objetiva y rigurosa. Pero con mayor frecuencia la imaginación científica se basa en la intuición y la capacidad creativa de ver en el mismo fenómeno posibilidades que permanecen ocultas para la mayoría de los contemporáneos. En todo gran hombre de ciencia convergen la intuición e imaginación que son características también del filósofo. Ciertamente, el rigor y la disciplina son factores que pueden hacer un buen científico. Pero es quizá el culto a la imaginación en un clima de tolerancia lo que da lugar a la aparición del científico trascendente que, al igual que el artista, es un creador de nuevos horizontes y por lo tanto profundamente humano.

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