Que son los virus y como se reproducen

En biología, un virus (del latín, virus, en griego, "toxina" o " veneno") es un agente infeccioso microscópico acelular que solo puede replicarse dentro de las células de otros organismos vivos.

Están constituidos por genes que contienen ácidos nucleicos que forman moléculas largas de ARN (ácido ribonucleico) o ADN (ácido desoxirribonucleico), rodeadas de proteínas.

En otras palabras, los virus son pequeños pedazos de ADN o ARN, muchos están encapsulados en una envoltura hecha a base de proteínas conocida como cápside, otros protegen su material genético con una membrana o envoltura derivada de la célula a la que infectan; y algunos otros además rodean su cápside con una membrana celular.

Al infectar una célula, estos genes "obligan" a la célula anfitriona a sintetizar los ácidos nucleicos y proteínas del virus para poder llegar a formar nuevos virus.

Los virus infectan a todo tipo de organismos: desde animales, hongos, plantas, protistas hasta bacterias y arqueas. También infectan a otros virus; estas especies reciben el nombre de virófagos. Los virus que dependen de un virus para cumplir sus requisitos se les denomina virus satélite.

Los virus han evolucionado para reproducirse dentro de la célula que infectan, ya que por si solos no son capaces de hacerlo porque carecen de la maquinaria molecular necesaria.

Entonces, hay tres problemas que un virus debe resolver para poder hacer más copias de él mismo:

1- ¿Cómo reproducirse dentro de la célula que infecta?
2- ¿Cómo esparcirse del organismo vivo que lo alberga a otro?
3- ¿Cómo evitar ser eliminado por las defensas (sistema inmunológico) del organismo vivo que lo alberga?

Básicamente, cada célula tiene dentro de sí una "fabrica" para producir nuevas celulas.

Lo que los virus hacen para reproducirse es secuestrar esa "fábrica" para producir copias de sí mismos en lugar de nuevas células.

Por otro lado, los virus de ácido ribonucleico traen consigo sus propias máquinas de copiado de información genética o poseen genes que producen las proteínas que se requieren para ensamblar las máquinas de copiado dentro de la célula que infectan, lo que los hace independientes de la maquinaria celular y capaces de infectar células que no están activamente reproduciéndose.

La forma en que los diferentes tipos de virus se esparcen es muy variada: por vía aérea cuando respiramos, cuando los ingerimos con los alimentos, los que obtenemos por contacto sexual y los que se trasmiten por picaduras de insectos como los mosquitos.

La piel representa una barrera impenetrable para un virus porque esta conformada por capas (epidermis, dermis y tejido subcutáneo) que actúan como la primera línea defensiva del organismo.

Por lo tanto, a menos que la piel se rompa (heridas) o sea picada (mosquitos), los virus han elegido otras rutas para entrar a nuestro organismo.

Por ejemplo, atacando la barrera de mucosa celular que recubre al sistema respiratorio y reproductivo. Aún así, la barrera de mucosa es altamente efectiva y ayuda a eliminar a la mayoría de los virus que quedan atrapados en ella.

La mucosa es ayudada por macrófagos (células de defensa) que ingieren a los virus y los eliminan.

En el caso de la vagina, además de la mucosa, las bacterias que colonizan el tracto reproductivo producen ácido, el cual hace que el medio sea poco propicio porque muchos virus son sensibles a las condiciones ácidas.

Y por si fuera poco, aquellos virus que deciden entrar por el aparato digestivo deben lidiar con defensas muy agresivas, tal es el caso de la saliva que contiene compuestos potentes que desactivan a los virus.

Además, si logran pasar la saliva, los espera un baño de ácidos estomacales con enzimas digestivas (diseñadas para desbaratar proteínas, carbohidratos y lípidos) y sales biliares (que disuelven las grasas ingeridas) que son muy efectivos en desintegrar las envolturas que protegen el material genético de los virus.

Finalmente, una vez que los virus logran pasar las barreras físicas impuestas por la piel, éstos se enfrentan al sistema inmunológico innato y adaptativo, que esta constituido por cuatro armas:

1- Los fagocitos, que son células blancas (ej. macrófagos) que patrullan los tejidos del cuerpo limpiándolo de basura, restos celulares e invasores.
2- El sistema complementario, el cuál esta conformado por aproximadamente veinte proteínas producidas en el hígado y que se encuentran en altas concentraciones en la sangre y los tejidos. Estas trabajan en conjunto para destruir a los invasores (hacen perforaciones en la envoltura proteínica o membrana celular de los invasores) y para dar la señal de alarma a otros miembros del equipo del sistema inmune.
3- El sistema de alerta de interferones, que son proteínas señalizadoras producidas y secretadas por las células anfitrionas como respuesta a la presencia de diversos patógenos, generando una activación en las defensas antivirales en las células cercanas.
4- Las células naturales asesinas, que se encargan de destruir a todas las células que han sido infectadas por algún virus.

Por lo general, el sistema inmune innato es suficientemente bueno controlando las infecciones, pero hay ocasiones en la que este sistema no alcanza, principalmente cuando la cantidad de virus producidos durante las fases iniciales de la infección es muy alta.

Es en este momento cuando el sistema inmune adaptativo entra en acción.

Este sistema esta constituido por dos armas: los anticuerpos y las células asesinas CTL.

Los anticuerpos (pequeñas etiquetas moleculares), son producidos en células especiales conocidas como células B. Dichas células poseen una diversidad enorme de pequeñas etiquetas sobre su superficie (membrana celular), las cuales se utilizan para reconocer a cualquier molécula orgánica que pueda existir, como los patógenos.

Cuando las células B encuentran a un invasor (ej. virus), se produce una reacción en cadena que hace que se generen muchas células B que van a producir únicamente las etiquetas (anticuerpos) específicas que reconocen al invasor.

De esta manera los anticuerpos o etiquetas se adhieren a la superficie del invasor o de las células infectadas y envían un mensaje de alerta (algunas etiquetas ayudan a prevenir que los virus infecten células sanas bloqueando los accesos de entrada a las células).

Este mensaje es una alerta de "celula infectada, hay que destruirla".

Finalmente, algunas células B se convierten en células de memoria del sistema inmune; es decir, son las células que nos protegerán en caso de que el mismo invasor llegue de nuevo al cuerpo.

Las células asesinas CTL son células blancas que, al igual que las células B, poseen una gran variedad de etiquetas en su superficie que son utilizadas para analizar los fragmentos de proteínas que las células del cuerpo exponen sobre su superficie.

Como los virus utilizan la maquinaria de la célula infectada para producir proteínas virales, fragmentos de éstas son llevados a la superficie celular y expuestas al exterior por moléculas especiales (mostradores).

Una vez ahí, estas son evaluadas por las células CTL y en caso de detectar una infección, destruirán a la célula que ha sido infectada.

La manera en que los virus evaden estas defensas del organismo vivo que lo alberga son muy variadas. Algunas de ellas son:

1- Producción de proteínas que interfieren o inhabilitan las señales moleculares de alerta de la célula (ej. bloquean el sistema de producción de interferón), y que pueden evitar que las moléculas involucradas en la activación de la programación de muerte celular entren en funcionamiento; permitiendo así, que la célula viva lo suficiente hasta que el virus haya producido un número grande de nuevos virus que infectarán a más células.
2- El sistema inmune adaptativo (células B) tiene memoria para los tipos de cepas virales a los que ya ha sido expuesto el individuo, pero las altas tasas de mutación hacen que el virus cambie rápidamente por lo que el sistema inmune adaptativo ya no la reconoce y escapa al control.
3- Algunos virus con diferente origen (ej. influenza humana e influenza aviar) pueden hacer mezclas de su material genético cuando infectan a un mismo individuo de la misma u otra especie (ej. cerdo). Esto hace que el sistema inmune no tenga memoria y, por lo tanto, no reconozca a esta nueva variante.
4- Utilizar disfraces para esconderse del sistema de defensa celular; por ejemplo, hay un grupo de virus conocido como rotavirus, los cuáles tienen una triple capa proteínica protegiendo su material genético, de las cuales únicamente la más exterior se elimina por enzimas del sistema digestivo, pero el material genético se mantiene escondido del sistema inmune dentro de las otras dos envolturas.
5- Esconderse del sistema de defensa tomando rutas alternativas de infección; por ejemplo, el virus de la hepatitis A entra por la vía oral, pero después toma un atajo para llegar al hígado que es donde se reproduce en grandes cantidades. Como el sistema de defensa en contra de invasores intestinales es diferente al que defiende órganos internos y la sangre, entonces le toma un tiempo al sistema de defensa darse cuenta de que ha sido engañado, y es ese tiempo el que el virus utiliza para reproducirse.
6- Fusión de varias células del organismo vivo que lo alberga (formando aglutinaciones conocidas como células gigantes) para transmitirse directamente entre ellas sin exponerse al sistema de defensa.
7- Destrucción de células de defensa que regulan la coordinación de la respuesta inmunológica del organismo vivo que lo alberga, provocando que no se genere la respuesta adecuada de defensa.
8- Utilización de señuelos para distraer al sistema de defensa; por ejemplo, el virus de hepatitis B produce muchas envolturas virales sin material genético (cajas vacías), entonces el sistema de defensa reconoce dichas envolturas por las etiquetas que hay en su superficie, pero no puede distinguir entre las que traen material genético y las que no, así que muchos virus escapan.

Una vez que los virus han evadido todas las defensas, tienen dos estrategias para ingresar al interior de la célula que van a infectar:

1- Las proteínas sobre la superficie de la envoltura del virus se unen a receptores moleculares de la membrana celular. Eso abre una puerta por la que se inyecta el material genético viral en el citoplasma de la célula.
2- Las proteínas de la envoltura del virus se unen a los receptores moleculares de la membrana celular, y entonces el virus completo es encapsulado en contenedores especiales hechos de membrana celular, los cuales son llevados al interior de la célula. Una vez ahí la envoltura proteínica del virus y la membrana del contenedor se fusionan y el material genético del virus es liberado. Este utiliza señales moleculares para dirigirse al núcleo de la célula y poder utilizar la maquinaria celular para hacer más copias de sí mismo.

En síntesis, estas son las etapas de la replicación viral:

1- La adhesión o adsorción del virus al receptor celular: Esta unión se establece entre una molécula presente en la membrana celular (receptor) y una proteína externa de la partícula vírica morfológicamente completa e infecciosa (virión).
2- Penetración del virus a la célula: Lo hace a través de tres mecanismos diferentes: endocitosis mediada por receptor, fusión con la membrana plasmática y traslocación a través de la membrana plasmática.
3- Decapsidación o desnudamiento: Comprende la eliminación de las cubiertas proteicas que rodean al ácido nucleico viral, de manera de dejar expuesto dentro de la célula el genoma viral desnudo.
4- Replicación del genoma viral: Aquí, los virus llevan a cabo la duplicación de su ADN por medio de mecanismos y herramientas similares a los empleados por la célula para replicar su material genético.
5- Síntesis de proteínas virales: En esta etapa, los virus modifican a la célula huésped para su conveniencia, de manera de inhibir muchas de las síntesis proteicas de la célula infectada y a la vez permitir la síntesis de proteínas víricas.
6- Ensamblaje o Marudación: Las proteínas del virus son empaquetadas junto con los nuevos genomas para originar viriones que estarán listos para dejar la célula infectada.
7- Salida de la célula: Existen dos métodos de liberación viral: lisis o gemación. La primera resulta en la muerte de la célula infectada, por lo que los virus que la utilizan suelen denominarse citolíticos (ej. viruela). Los virus con envoltura (ej. gripe A), son liberados normalmente a través de gemación. Es en este momento en el que el virus adquiere la cubierta lipídica de la célula hospedadora. Estos tipos de virus normalmente no destruyen a las células infectadas, por lo que suelen llamarse virus citopáticos.

Luego de completado este ciclo, los nuevos virus liberados en el organismo estan listos para invadir nuevas células y repetir nuevamente todo el proceso.

Fuente: Wikipedia   -   Nota 1   -   Nota 2   -   Nota 3   -   Video 1   -   Video 2   -   Video 3   -   Video 4