comentarisviruslents

Aquest blog és una seguit de comentaris personals i probablement poc transferibles sobre ciència i política.

Archivos en la Categoría: evolució

Comentaris virus-lents (207): Plouen els virus sobre els nostres caps.

 

En aquest blog hem parlat més d’un cop de la diversitat i l’enormitat numèrica dels virus, que porten a la Terra quasi tant temps que qualsevol forma de “vida”, si no més. Us recomano que re-visiteu… https://comentarisviruslents.org/2015/04/11/comentaris-viruslents-99-mes-virus-que-estels-al-firmament/ o https://comentarisviruslents.org/2015/04/16/comentaris-virus-lents-101-el-planeta-viral-es-fa-preguntes-ser-o-no-ser/https://comentarisviruslents.org/2015/05/19/comentaris-virus-lents-110-i-els-virus-cobriran-la-terra/.

 

earth_blue_planet_globe_219085

Un nou capítol del que és la “virosfera”, “viroma” en altres àmbits, es mostrà fa unes setmanes.

 

S’ha descrit (Reche et al., 2018) que a cada metre quadrat del planeta li cauen, diàriament, uns 800 milions de virus. Una afirmació rotunda, però que cal explicar.

 

El primer de tot és deixar l’egocentrisme, en aquest cas l’antropocentrisme, de banda. Tots aquests milions de virus no afecten al ésser humà, o sols ho podria fer una molt petita fracció. La immensa majoria dels virus afecten als bacteris, i els superen en nombre a la Terra. De fet a l’estudi que comentem també s’aïllaren bacteris però en un nombre inferior, entre 10 i 400 vegades menys, sols desenes de milions a la mateixa àrea.

 

Per altra banda, 800 milions de virus no vol dir 800 milions de virus infecciosos, amb possibilitat de propagar-se. L’estudi va traçar molecularment aquests virus, no va provar ni confirmar que tot aquest material genètic encara retingués la capacitat d’infectar l’hoste corresponent.

 

Aquesta detecció s’ha realitzat en condicions “especials” a 2.500-3.000 metres d’alçada, a les muntanyes de Serra Nevada, a Espanya. No està clar que aquest escenari, o comptatge, es repeteixi a nivell del mar, on es concentra la majoria de la població, i de fet les proves indirectes apunten a que la pluja seria “menor”.

 

Això implica que la rosada del mar, i les tempestes de pols són grans transportadors de virus. Lògicament els investigadors van trobar que les característiques de la majoria dels virus aïllats els hi feien assignar-los un origen marí. Només cal tenir present l’extensió d’aigua salada respecte les àrees continentals i el vent que molt sovint les remou i aixeca.

 

Un cop els virus als corrents atmosfèrics, sense obstacles per la fricció amb la superfície de la terra, poden teòricament viatjar llargues distàncies. Els virus, més “lleugers” que els bacteris, podrien restar en suspensió a l’aire per més temps i per tant recórrer majors distàncies. Els viatges intercontinentals serien, doncs, possibles però això no hauria de fer canviar l’epidemiologia de les malalties infeccioses, en les que juguen el seu paper la dosi, la via d’infecció i el portal d’entrada del patogen entre altres.

 

Però tot això apunta, de nou, al paper central que tenen els virus a la vida a la Terra tal com la coneixem: juguen papers en totes les facetes, des de la nostra microbiota intestinal però també la de la resta d’animals, fins el nostre sistema immunològic, o fins l’evolució d’ecosistemes terrestres i marítims, la regulació del clima i l’evolució de les espècies. Els virus contenen una gran quantitat de gens que són desconeguts, i poden repartir-los a les espècies a les que infecten; de fet entre el 40 i el 80% del nostre genoma, el genoma humà, es relaciona amb infeccions passades degudes a virus ancestrals (Parrish and Tomonaga, 2016); més en detall i tot, el nostre ADN conté més de 100.000 fragments virals, de seqüències originades a partir de retrovirus que ens infectaren en temps pretèrits.

 

Potser som pols d’estrelles però també podem afirmar que som una obra, en bona mesura, viral.

 

Però aquesta, aquesta és una altra història.

 

 

Referències

  1. Moots, H. (2016). What Percent Virus Are You? FiveThirtyEight. A: https://fivethirtyeight.com/features/what-percent-virus-are-you/

  2. Parrish NF, and Tomonaga K (2016) Endogenized viral sequences in mammals. Curr Opin Microbiol. 31:176-183. doi: 10.1016/j.mib.2016.03.002. A: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/27128186

  3. Reche I, D’Orta G, Mladenov N, Winget DM and Suttle CA (2018). Deposition rates of viruses and bacteria above the atmospheric boundary layer. The ISME Journal 12:1154–1162. doi:10.1038/s41396-017-0042-4. A: https://www.nature.com/articles/s41396-017-0042-4

 

Anuncios

Comentaris virus-lents (106): Repòquer d’assos per definir un virus.

Avui una entradeta curta, de fet una traducció amb alguna idea pròpia d’una entrada al blog the Vicent Racaniello, i que permet aportar una altra visió sobre la pregunta Què són els virus? que ja hem desenvolupat una mica a les entrades 99, 101 i 103.

Vicent Racaniello diu que els virus són entitats biològiques diferenciades amb les següents propietats:

1. Un virus és un paràsit intracel·lular obligat, infecciós.

2. El material genètic d’un virus és ADN o ARN (entès com una disjunció).

3. El material genètic d’un virus entra en una cèl·lula hoste i dirigeix ​​la producció dels maons o peces (proteïnes, àcids nucleic) que constituiran les noves partícules del virus (anomenades virions).

4. Nous virions es fan dins en la cèl·lula hoste per acoblament d’aquests maons o peces.

5. Els nous virions produïts en una cèl·lula hoste transportar després el material genètic viral a una altra cèl·lula o organisme hoste per dur a terme una altra ronda d’infecció.

Els virus són fàcils d’entendre quan reduïm les seves propietats a descripcions simples, com ara les esmentades anteriorment. Els problemes de confusió venen de fixar-se molt en els detalls…i amb els virus hi ha molts, molts, de detalls.

Però aquesta, aquesta, és una altra història.

Enllaç al blog original

http://www.virology.ws/2004/07/28/what-is-a-virus/

Comentaris virus-lents (105): I si els virus no fossin els virions.

La teoria cel·lular de la naturalesa de la vida ha estat un dels grans avenços en biologia. Els virus, tanmateix, potser la “forma de vida” més abundant sobre la Terra estan exclosos, com també estan exclosos de l’arbre de la vida, una imatge ja insinuada per Darwin a l’Origen de les Espècies. Això no deixa de ser una paradoxa pels biòlegs.Des de fa dècades hi ha una teoria (que no s’ha imposat per ara) que sí permet incloure els virus dins aquest arbre de la vida (que clàssicament contenia Bacteria, Archaea i Eukaryota), i que en certa manera unifica l’origen i evolució dels dominis cel·lulars i virals, desafiant totes les opinions convencionals sobre la història de la vida. La co-evolució dels virus i les seves cèl·lules hoste ha portat a alguns dels esdeveniments i les transicions més notables en l’evolució de la vida, com és l’existència de grans quantitats d’ADN no codificant (que no significa res) dins els nuclis de les nostres cèl·lules, com a dispositiu de protecció contra el dany genòmic per una potencial inserció viral. Bàsicament si tenim molt ADN potser els virus s’insereixen en un fragment que no ens importa i que no afecta la pauta de transcripció i cap proteïna o activitat resulta afectada.

La hipotesi de Claudiu Bandea diu que els “virus són organismes”. Segons aquesta hipòtesi cal fer cas omís de la partícula infecciosa (el que anomenem “virió”) quan es pensa en què és un virus, en el cicle vital del virus. El virió, amb la seva càpside de proteïnes que embolcalla l’àcid nucleic, la memòria, està essencialment inert (talment com una espora) però no és més que una baula, la més visible durant dècades, d’un cicle més complex. La fase madura del virus és la cèl·lula infectada; de fet la cèl·lula infectada és el virus. És a dir, els virions al entrar en una cèl·lula la transformen en el  virus. Aquesta “transformació” pot arribar a ser molt dramàtica; molts bacteriòfags, virus de bacteris, poden bloquejar o inactivar completament el genoma del bacteri hoste, amb el resultat que l’únic genoma que s’expressa és el del virus.

En resum: els virus serien organismes cel·lulars, però sense una estructura morfològica cohesionada, amb subsistemes que no estan en continuïtat estructural, però sí són consecutius temporalment. En el seu cicle tindríem dues fases fenotípiques: (1) la fase vegetativa i (2) la fase de la partícula viral o d’àcid nucleic. En la fase vegetativa, que l’autor considera com la fase madura del virus, les seves molècules components es dispersen dins de la cèl·lula hoste. En aquesta fase, el virus mostra les principals propietats fisiològiques d’altres organismes: metabolisme, creixement i la reproducció. La fase de partícula viral són les espores, les formes dispersants. La hipòtesi planteja que estem massa centrats en el virió quan es pensa sobre els virus. Se’ns demana que mirem al revés, que girem la nostra perspectiva com un mitjó, sobre la nostra concepció clàssica del que és un virus.

El virus (no la partícula vírica o virió) seria un organisme cel·lular. Un organisme capaç de mobilitzar el seu genoma i enviar-lo al món exterior per segrestar un altre organisme, una altra cèl·lula, que un cop infectada es convertirà en una còpia de l’original, abans de reiniciar el cicle. Solament per això ja convé detenir-se per pensar-ne. I si aquesta visió acabés sent acceptada caldria girar com un mitjó moltes de les idees establertes en diferents àrees de la biologia. Aquesta hipòtesi, però, no és recent, ja va ser plantejada fa 30 anys però va ser bandejada fins que el descobriment dels Mimivirus (veure entrada 1) la va tornar a il·luminar.

Per què? Perquè els Mimivirus fan una cosa molt semblant a la descrita per Bandea ja que repliquen el seu genoma d’ADN i produeix nous virions en el citoplasma dins d’unes complexes estructures a mode de factories virals. Claverie, un dels descobridors d’aquests virus, suggereix que la fàbrica viral es correspon amb l’organisme, mentre que el virió s’utilitza per propagar-se de cèl·lula a cèl·lula.  Diu Claverie: …one can conclude that infected eukaryotic cells in which viral factories have taken control of the cellular machinery became viruses themselves, the viral factory being in that case the equivalent of the nucleus. By adopting this viewpoint, one should finally consider viruses as cellular organisms. They are of course a particular form of cellular organism, since they do not encode their own ribosomes and cell membranes, but borrow those from the cells in which they live.

Tot això conduiria a acceptar que els virus viuen, d’acord amb la definició clàssica d’organismes com organismes cel·lulars vivents. Per tant, a l’arbre de la vida se’ls hauria de fer un lloc, ni que fora petit. Dues branques tindria l’arbre de la vida, dels organismes vius, han proposat Raoult i Forterre; la branca dels organismes que codifiquen els seus propis ribosomes (arqueobacteris, bacteris i eucariotes)  i aquells que codifiquen càpsida (els virus) i ja de pas treuen profit dels ribosomes d’altres.

Els virus sempre han causat divisió entre els biòlegs. Alguns diríem que estan vius, mentre altres diuen que no ho estan. Ara mateix és possible que els dos estem encertats o errats.

La hipòtesi de Claudiu Bandea suggereix que l’objecte que estem tractant d’incloure / excloure del domini de la vida no és en realitat el virus, si no una fase del seu cicle, la fase inert, com les espores de les plantes o d’alguns bacteris. Potser tot ve d’un biaix històric de dècades de tractes amb els virions, amb les seves simetries i estructures, amb la dèria de considerar-lo com l’objecte subjecte de classificació que no ens ha deixat veure el que hi havia al costat, abans i després, ple de potència vital, ple de potència viral. No puc acabar de prendre partit, del tot, però com esmenta Claverie, vindria a ser com si aquestes darreres dècades haguéssim estat observant i classificant les cèl·lules espermàtiques i no l’organisme que en última instància ajuda a originar.

Però aquesta, aquesta és una altra història.

  • Bandea, C. (1983). A new theory on the origin and the nature of virusesJournal of Theoretical Biology, 105 (4), 591-602 DOI: 1016/0022-5193(83)90221-7
  • Forterre, P. (2010). Defining Life: The Virus ViewpointOrigins of Life and Evolution of Biospheres, 40 (2), 151-160 DOI: 1007/s11084-010-9194-1
  • La Scola B, Audic S, Robert C, Jungang L, de Lamballerie X, Drancourt M, Birtles R, Claverie JM, Raoult D. (2003). A giant virus in amoebae. Science. 28; 299(5615): 2033.
  • Raoult, D., and Forterre, P. (2008). What makes a virus a virus: reply…Nature Rev. Microbiol. 6, 643 doi:10.1038/nrmicro1858-c2
  • Raoult, D., and Forterre, P (2008). Redefining viruses: lessons from mimivirus. Nature Rev. Microbiol. 6, 315–319. doi:10.1038/nrmicro1858

Comentaris virus-lents (101): El planeta viral es fa preguntes: ser o no ser.

Els virus són els organismes (en tant que entitats organitzades) més abundosos sobre la Terra (això vam comentar a l’entrada 99) i el repertori de gens virals ultrapassen aquells que es troben hostatjats a les especies cel·lulars (des d’un bacteri fins a una balena, per posar-nos en ambdós extrems de mida). Els virus, per altra banda, han jugat un paper més que significatiu en l’evolució del seus hostes (si filem prim nosaltres tenim molt de virus ja que es calcula que vora la meitat del genoma humà està constituït per virus endògens i elements transponibles). Un món viral, i ara no parlem del món de la comunicació o d’informàtica.

 

Molt parlar de virus però…que és un virus? I ja posats, els virus són essers virus o no? I ja posats més…quin és el coeficient d’intel·ligència d’un esquirol? Quines preguntes més filosòfiques, no? em direu.

 

Els virus es van començar a descriure fa poc més d’un segle. Fins aleshores es coneixien els seus efectes però no es podia aïllar la causa última, l’agent. Únicament és tenia clar que eren elements filtrables, que s’escolaven per filtres que sí retenien els bacteris. Eren “no bacteris” i ja se sap que les definicions en negatiu no són gaire afalagadores. Alguns els menystenen encara parlant de poc més que “envoltoris proteics que embolcallen uns pocs virus, amb la finalitat d’inserir-los en una cèl·lula hoste”…tot un dogma, que parteix d’elements certs però porta la reducció a l’absurd, o així pensen alguns.

 

El concepte enganyós de la natura viral no és trivial. Degut a aquest dogma, milers d’articles científics els consideren únicament “partícules víriques”. James Watson (un dels decobridors del ADN) al seu llibre “Molecular Biology of the Gene” escriu: “all viruses differ fundamentally from cells, which have both DNA and RNA, in that viruses contain only one type of nucleic acid, which may be either DNA or RNA” és a dir “tots els virus difereixen fonamentalment de les cèl·lules, que tenen tant l’ADN i l’ARN, en que els virus contenen un sol tipus d’àcid nucleic, que pot ser ADN o ARN.” Tanmateix, tot viròleg sap que dins la cèl·lula hoste, els virus ADN tenen els dos tipus d’àcids nucleics ja que passen el ADN a ARN per poder generar les proteïnes i els genomes virals.

 

Els virus s’han anat definint i classificant en funció de les seves característiques físiques, bioquímiques i biològiques, i durant moltes dècades únicament en funció de la seva càpside, del seu embolcall. Els virus, en tant que proteïna exterior, admetien ser cristal·litzats, com les esmentades proteïnes. Com proteïnes cristal·litzades podien ser considerades entitats vives? Potser un pel reduccionista també, no?

 

I com es va originar els virus i s’han donat lloc als diferents llinatges virals que actualment ocupen la Terra? Per exemple, els llinatges virals es van originar a partir de “elements genètics” que existiren abans de l’origen dels organismes cel·lulars, actualment la hipòtesi que té més predicament, o…els esmentats llinatges s’originaren després a partir de elements genètics cel·lulars que es van independitzar (vindria a ser una evolució reduccionista, anar a cercar el mínim vital)? Per què, un ens que es perpetua i canvia (en el cas dels virus muta) generació a generació i que causa efectes en altres, no es diu que és viu? I un element que es separa d’un organisme viu i també es manté generació rere generació no és viu també?

 

Que és un virus? I ja posats els virus són essers virus o no? Simplement perquè la resposta a aquestes preguntes no sigui gens clara no per això deixen de ser preguntes interessants o útils.

 

I del coeficient d’intel·ligència de l’esquirol? Ni idea, era un macguffin. Hi ha gent que diu que no és gaire alt perquè no han après a travessar les carreteres sense ser atropellats però també potser perquè els cotxes fa poques dècades que circulen i encara no han tingut temps de resoldre el problema; els canvis evolutius passen a una escala diferent a la humana, la que veiem nosaltres. Menys pels virus, la potència numèrica dels quals pot amb quasi tot.

 

Però aquesta, aquesta és una altra història.

Comentaris viruslents (99): Més virus que estels al firmament.

Quan parlem de virus, al cap ens venen immediatament la idea de grans números. Així, a poc que hagin patit gastroenteritis recordaríem que entre 108 i 109, entre 100.000.000 i mil milions de virus (veure entrada 16), s’alliberen en cada gram de femtes. També, si hem patit la grip, potser ens hem assabentat que cada cèl·lula infectada pot produir fins a 10.000 noves partícules víriques. En pocs dies de producció vírica al nostre cos podem haver arribat a generar milers de milions de virus. Tot un mon (la població humana a la Terra, per exemple es troba ara per sota dels 10.000 milions).

 

Algunes estimacions parlen de més de 1030 virus en el planeta Terra. Més que estels al firmament (sempre que considerem que l’univers no és infinit, és clar, o que hi ha més univers que el que veiem). I us preguntareu, com s’han arribat a aquestes estimacions?

 

Bé, la primera possibilitat és comptar els virus a partir de mostres. Suposa agafar petites parts del tot (del terra, de diferents aigües, del fons oceànic,assumint que són prou representatives), comptar els virus presents (fent servir el microscopi electrònic, per exemple) i extrapolar (bàsicament, multiplicar pels volums no analitzats). Com més mostres avaluem més refinarem el càlcul, més ens aproparem a la realitat. No està malament però així únicament trobarem els virus fora dels organismes, i ja sabem que els virus són paràsits intracel·lulars que solament es propaguen dins altres organismes.

 

Podem llavors cercar alguna pista de la seva presència, com pot ser el seu genoma, ADN o ARN. Tenim eines molt potents per amplificar aquestes senyals, més potents que les eines de microscòpia. Fent això s’ha descobert que els mars són brous de ADN viral, que estan plens de virus, que de fet la majoria dels virus resideixen allà. Cap sorpresa, ja que la majoria de la vida resideix als oceans, i ja hem dit que els virus depenen d’altres vides. No es tracta, però, de virus que afectin humans (directament) si no que infecten bacteris, i que s’anomenen bacteriòfags (bacterio-fag, fag prové del grec clàssic “devorar, menjar”).

 

Els bacteriòfags són majoritàriament virus ADN. Però influença, el virus de la grip, per exemple, és un virus ARN. Els virus amb genoma ARN no són habituals com a devoradors de bacteris però si tenen la mà trencada infectant eucariotes (plantes, fongs, protozous, i sí, tots els vertebrats i mamífers, també).

 

Les tècniques moleculars que detecten ADN són diferents d’aquelles que detecten ARN; per tant si fem solament unes ens perdem la informació de l’altre vessant.

 

Quan combinem ambdues eines, o ens esforcem en cercar virus ARN, la conclusió que emergeix és que els virus ARN suposen una part força significativa del material viral a l’oceà, al voltant del 50%. Aquesta és la conclusió d’un estudi publicat al Mutidisciplinary Journal of Marine Ecology el 2013 (veure enllaç al final de l’entrada) Això no és gens sorprenent perquè els hostes procariotes (els bacteris) ultrapassen en molt el nombre d’eucariotes (que hostatgen els virus ARN).

 

Una possible explicació rauria en que els eucariotes són molt més eficients com a incubadors de virus; una única cèl·lula eucariota pot vomitar molts més virus que un únic bacteri. L’altre, no indicada pels autors, seria que els oceans són els col·lectors de tot allò generat als continents i potser una part d’aquest comptatge no és específicament marí.

 

I tinguem present que qualsevol estimació és, probablement sempre, una sub-estimació absoluta (partint d’una mostra representativa). Quan quantifiquem sempre hi ha una fracció del material, d’allò a comptar, que queda fora del nostre abast (per mètode imperfecte, no he vist encara un mètode amb un 100% d’efectivitat; presència de material interferent; i fins i tot els marcs mentals dels investigadors).

 

En qualsevol cas i amb les degudes prevencions (una mostra d’aigua costanera, què passa dins els oceans i al fons dels oceans?; mètodes indirectes que no permeten assegurar si tot el ARN descrit és víric; eficiència de la tècnica d’aïllament i purificació no establerta) aquest estudi duplica de cop el nombre de virus al planeta ja que el valor de 1030 es referia bàsicament a virus ADN. Clar que en un món, el víric, en el que ens movem en log10 (logaritmes, factors de 10) doblar és un no res.

 

Però aquesta, aquesta és un altra historia.

 

Font original

http://www.nature.com/ismej/journal/v7/n3/full/ismej2012121a.html