Sense cap dubte, un dels mots que més vegades s’ha pronunciat en el darrer any ha estat coronavirus. Com que això va de ciència, avui parlarem de la meitat dreta de la paraula.
Si preguntes a qualsevol que busqui una paraula relacionada amb virus molt probablement et dirà malaltia, o infecció. És ben cert, perquè això és al que ens ha habituat la nostra experiència biològica amb aquestes partícules tan diminutes, però la ciència demostra una vegada i una altra que tot el que es veu és una petita part de tot el que hi ha.
En aquest reportatge posarem el focus en la relació entre virus, genoma i evolució, i parlarem també de com aquests es van descobrir. Al final t’adonaràs que aquest planeta no és nostre, sinó d’ells.
De bacteris i éssers humans
Cap al 1850, la mortalitat infantil a Europa era del 30% i l’esperança de vida al néixer era d’uns 40 anys. Les deficients condicions sanitàries i d’alimentació de la població eren —i són— un camp de conreu ben adobat per a la proliferació de les infeccions. I és que només feia cinquanta anys que l’Edward Jenner havia descobert la vacuna contra la verola. Encara part de la comunitat científica pensava que l’origen de les infeccions estava en les olors fètides de sòls i aigües contaminats (teoria dels miasmes) o en el mal funcionament de les cèl·lules de l’organisme. Aquesta última teoria fou defensada per l’influent Rudolph Virchow, eminent patòleg i un dels pares de la teoria cel·lular.
Però en la segona meitat del s. XIX, Louis Pasteur demostrava la seva teoria microbiana de la malaltia i Robert Koch assentava les bases de la moderna microbiologia clínica enunciant el que coneixem com a postulats de Koch.
Tots dos investigadors van fer passes de gegant en el desenvolupament de la metodologia en investigació microbiològica i, mentre que el primer descobria la vacuna contra la ràbia, el segon descobria els bacteris de l’àntrax, de la tuberculosi i del còlera. De fet, l’excel·lent treball de Koch —que li va valer el Premi Nobel de Medicina i Fisiologia el 1905— fou la inspiració perquè posteriorment es descobrissin els agents causants del tifus, tètanus, diftèria i meningitis, entre d’altres.
Els escapistes
Ni Jenner ni Pasteur van saber mai contra quin agent infecciós lluitava la seva vacuna i hi havia malalties infeccioses que no complien els postulats de Koch. L’observació al microscopi de teixits malalts no revelaven la presència de cap bacteri.
Un pas important en la recerca fou que en el laboratori del mateix Pasteur es va desenvolupar un filtre de porcellana que retenia els bacteris, gràcies a un diàmetre de porus inferior al de les cèl·lules microbianes. D’aquesta manera, podien filtrar-se els fluids i alliberar-los de bacteris.
El microbiòleg i botànic rus Dmitri Ivanovsky va utilitzar aquest filtre per a estudiar la malaltia del mosaic del tabac, que causava enormes pèrdues econòmiques. Ivanovsky va triturar fulles infectades i amb el filtrat obtingut va aconseguir infectar plantes sanes. Amb això demostrà que l’agent patogen no podia ser un bacteri. Al mateix temps, el microbiòleg neerlandès Martinus Beijerinck aprofundia en el treball d’Ivanovsky, demostrant que l’agent filtrable es replicava —això descartava que fos una toxina— i que es comportava com un fluid verinós. D’aquí el terme virus, o verí en llatí. Cap a finals del s. XIX i principis del XX també es va concloure que la malaltia de la febre aftosa del bestiar i de la febre groga humana eren causades per un virus.
Les primeres imatges del presumpte sospitós
No va ser fins a la invenció del microscopi electrònic el 1931 que es van poder visualitzar per primera vegada els virus, que van passar de ser considerats agents filtrables o fluid verinós a ser contemplats com a partícules amb capacitat infecciosa. El 1935, el bioquímic i microbiòleg estatunidenc Wendell Stanley cristal·litzà per primera vegada un virus —el del mosaic del tabac— i demostrà que majoritàriament estava compost per proteïnes. Stanley va rebre el Premi Nobel de Química el 1946.
Ja més endavant, altres investigadors van demostrar que els virus contenien material genètic, que podia ser DNA o RNA. A partir de llavors, el desenvolupament de la virologia segueix una progressió geomètrica, identificant-se al voltant d’uns 200 tipus de virus que afecten els humans i establint-se la classificació per famílies d’acord amb les diferents característiques dels virus identificats.
Planeta virus?
Quan Barbara McClintock descobrí els transposons a mitjans del s. XX poc es podia imaginar l’impacte que tindria el seu descobriment. Els transposons són fragments de DNA mòbils que salten entre regions del genoma i aquest fet podia explicar la transmissió de caràcters i la regulació gènica en la planta del blat de moro. Els seus treballs van ser acollits amb cert escepticisme, però al final van rebre el reconeixement que calia amb el Premi Nobel de Medicina i Fisiologia l’any 1983.
Hi ha transposons que tenen semblances genètiques amb els retrovirus —virus amb RNA que integren el seu material genètic en el genoma de l’hoste, com els coronavirus— i d’altres no la tenen, però en qualsevol cas estan presents en la majoria dels éssers vius. Algunes dades apunten al fet que fins el 50% del genoma humà està format per transposons. Per una altra banda, sabem que entre el 8% i el 10% del genoma humà està format per retrovirus endògens que han perdut la seva capacitat d’infecció i que també es troben en totes les línies evolutives dels animals. Serien com fòssils gènics d’antigues infeccions ocorregudes molt lluny en el temps.
S’ha especulat molt sobre l’origen evolutiu dels transposons i dels virus però encara no tenim una conclusió definitiva. El que sí que sembla força clar és que, als inicis de la vida a la Terra, els virus van jugar un paper fonamental en la transferència lateral gènica, permetent l’intercanvi de gens entre diferents tipus cel·lulars,creant així diversitat.
És més, recentment hi ha evidència que els retrovirus endògens humans tenen un paper important en la regulació del sistema immune i, més concretament, en la resposta immunitària innata, la qual seria la primera línia de defensa contra les infeccions. Aquesta resposta seria diferent a la resposta immune adaptativa —la que habitualment coneixem—, que va madurant a mesura que l’organisme es posa en contacte amb els agents patògens. També sembla que aquests retrovirus juguen un paper important en la gravetat d’alguns melanomes, així com en l’aparició d’algunes malalties mentals.
Finalment, no podem oblidar que també hi ha virus en tots els regnes. A banda dels animals, hi ha virus bacterians, de plantes, de fongs i de protists, la qual cosa evidencia clarament que el seu origen es perd en la història del temps evolutiu.
Ja per acabar…
S’estima que en el planeta Terra hi ha deu quintilions de partícules víriques (1031), de les quals només una petitíssima fracció serien perilloses per a l’ésser humà. En els oceans s’ha estimat que la taxa d’infecció viral és de 1023 infeccions per segon i que això elimina diàriament entre el 20% i el 40% de les cèl·lules bacterianes marines. Aquestes dades són la punta de l’iceberg, i encara queda molt per descobrir en aquest nostre planeta-virus. La ciència, com sempre, ens mostra un cop més com d’apassionant és l’univers.
Per saber-ne més
Science – Regulatory evolution of innate immunity through co-option of endogenous retroviruses
Nature – Microbiology by numbers
Marilyn J. Roossinck – Virus. An illustrated guide to 101 incredible microbes
Les imatges del Mosaic del tabac i del virus del mosaic del tabac cristal·litzat s’han obtingut de ecured.cu i jstor.org, respectivament.
