Los virus evolucionan rápidamente. Un pequeño ajuste en la composición genética de una cepa de influenza en su mayoría leve puede dar lugar a la próxima pandemia. Un cambio igualmente pequeño a la misma cepa en un entorno diferente puede desvanecerlo en la oscuridad. El rasgo correcto enel momento adecuado lo es todo.
Un grupo de científicos del Instituto de Investigación Virginia Tech Carilion, el Colegio de Medicina Veterinaria Virginia-Maryland, los Institutos Nacionales de Salud y la Universidad de Yale están estudiando exactamente cómo ocurre la evolución viral y cómo ese conocimiento podría ayudar a prevenir la enfermedad.
Publicaron sus conclusiones en Nature Reviews Microbiology .
Los investigadores analizaron múltiples estudios en tres familias virales bien conocidas y variadas, todas las cuales tienen genomas que consisten en segmentos de material genético llamado ARN. Los virus de ARN son de naturaleza ubicua e infectan a la mayoría de los animales, incluidos humanos, plantas y bacterias.
Los virus tienen grandes poblaciones y ciclos de replicación rápidos, por lo que son modelos ideales para estudiar la evolución. Los cambios aparecen rápidamente. En cuestión de semanas, los investigadores pueden probar si una mutación o una combinación genética particular se vuelve deseable para el virus de la descendencia en condiciones de laboratorio controladas.
"La diversidad genética es la arcilla que la presión de selección moldea en el proceso de evolución", dijo Sarah McDonald, profesora asistente del Instituto de Investigación Virginia Tech Carilion y autora del artículo. "Estamos aprendiendo cómo los virus regulan molecularmente sudiversidad genética, y cómo diversas presiones de selección permiten la aparición de algunas cepas sobre otras ".
Los virus de ARN segmentado pueden replicarse con una sola línea parental, pero también pueden reorganizar sus segmentos con otro virus para crear un virus híbrido en un proceso llamado reordenamiento.
"Conceptualmente, el reordenamiento comparte algunas características con la reproducción sexual en organismos más complejos", dijo McDonald, quien también es profesor asistente en el Colegio de Medicina Veterinaria Virginia-Maryland. "Dos virus parentales infectan una célula huésped e intercambian material genético,dando como resultado un virus de descendencia genéticamente diferente "
Ya sea para humanos o virus, existe una ventaja evolutiva obvia de tener dos grupos de genes separados convocados: mayor diversidad genética. La descendencia tiene el potencial de contener la combinación correcta de los rasgos de sus padres para adaptarse mejor a su entorno actual. Sin embargo,También existe la posibilidad de que a la descendencia le vaya peor que a sus padres.
"El virus de la progenie debe estar al menos tan en forma, si no más en forma, que sus padres", dijo McDonald. La capacidad intrínseca para replicarse, así como qué tan bien el virus puede resistir el sistema inmune de un huésped son solo dos de lospresiones que pueden decidir si el nuevo virus se convertirá en una pandemia o simplemente se extinguirá.
En su revisión, los investigadores notaron que los virus de ARN de diferentes familias genéticas no se han observado reordenamiento, incluso cuando infectan la misma célula huésped. Sería como un cruce de plantas de interior con un pez. Existen limitaciones físicas, peroMás importante aún, los genes son incompatibles.
Sin embargo, incluso en virus genéticamente similares, las restricciones limitan el aumento de nuevas cepas. En la gripe A, por ejemplo, los segmentos de ARN reagrupados codificados para una función específica se empaquetan juntos.
Tres segmentos diferentes tienen un papel que desempeñar en la forma en que el virus empaqueta su material genético replicado, por lo que si uno de los segmentos está incluido en el nuevo virus, también lo están los otros dos segmentos. Eso limita las posibles opciones genéticas ya que es imposiblepara un segmento para unir dos segmentos nuevos para hacer una combinación completamente original.
"Es probable que las fallas moleculares a nivel de surtido de segmentos y empaques sean una de las principales razones de la frecuencia de reordenamiento más baja de lo esperado en el laboratorio", dijo McDonald. "Las diferencias sutiles en cómo interactúa el ARN pueden resultar enlos exitosos reordenamientos que resultan en progenie híbrida "
Los investigadores vincularon las tendencias en las tres familias virales y están trabajando para comprender cómo los virus aumentan su diversidad genética y cómo las presiones de selección actúan sobre esa diversidad para promover o atenuar la aparición de variantes virales más nuevas y posiblemente más mortales en la naturaleza.
"Algunas preguntas clave pendientes permanecen sin respuesta, pero podemos descubrir las respuestas dentro del alcance de los estudios de investigación actuales", dijo McDonald. "Con esas respuestas, no solo informaremos estrategias de prevención y control de enfermedades, sino que tambiénser capaces de arrojar luz sobre nuestra comprensión básica de la evolución del organismo ".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Virginia Tech . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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