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| Los virus y el origen del ADN Alberto González Fairén |
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 os virus
son vehículo obligado en partes sustanciales de la evolución
genética, desde su posible coexistencia con los primeros organismos,
incluso participando en el origen del ADN, hasta la aparición
de la fotosíntesis o la emergencia de los patógenos,
y juegan un papel importante en la regulación microbiana de
los ciclos del carbono, el nitrógeno y el fósforo en
los océanos. Por medio de la transferencia genética
horizontal, los virus dotan a las bacterias (y posiblemente a otros
grupos de seres vivos) de fragmentos diferentes de genes, que propician
la aparición de nuevas sendas evolutivas. Su patogenicidad
está restringida en la mayoría de los casos, ya que
una virulencia excesiva es una estrategia sin futuro. Los virus son
extremadamente abundantes en la biosfera, hasta el punto de que la
mayoría de la biomasa de los océanos está formada
por virus. Y son extraordinariamente diversos, en parte por su capacidad
de adquirir genes de sus hospedadores. Pero la relación de
los virus con los tres dominios de los seres vivos (bacterias, arqueas
y eucariotas, ver Figura 1) sigue sin estar aclarada. |
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| Patrick Forterre, de la Universidad de París,
ha propuesto que el ADN celular se originó a partir de secuencias
génicas víricas. Los virus no pueden replicarse aislados
y carecen de metabolismo, por lo que durante algún tiempo se
pensó que eran fragmentos genéticos desligados de células
complejas, no primitivas, y que han evolucionado hasta su estado actual.
Pero si esta posibilidad fuese cierta, las enzimas de los virus encargadas
de copiar su ADN deberían ser similares a las de sus hospedadores,
lo que no sucede mayoritariamente. Forterre presentó su teoría
por primera vez en 1985, sugiriendo que los virus se habían
originado a partir de una célula primitiva, tal vez antes del
origen de los tres dominios. La confirmación de esta hipótesis
vino de la mano del avance de la Genética, que permitió
determinar que los genes que codifican para las proteínas más
comunes en las cápsidas víricas están presentes
en virus que infectan a representantes de los tres dominios, lo que
sugiere que tales genes se originaron en un virus muy antiguo que
infectaba al antecesor común de los tres dominios. Por otro
lado, se demostró que el ADN celular que codifica para las
enzimas usadas en la replicación es totalmente distinto en
las bacterias que en las arqueas y los eucariotas, lo que invitaba
a pensar que o bien la replicación del ADN había evolucionado
dos veces de forma independiente, o bien uno de los dos sistemas había
evolucionado a partir de los virus. Forterre propuso que el proceso
podría haber sucedido dos veces, tanto en las bacterias como
en el antecesor común de arqueas y eucariotas. Recientemente,
Forterre ha propuesto que los virus no sólo donaron a la vida
celular los genes encargados de la replicación del ADN, sino
la misma molécula de ADN. La Genética moderna sostiene que los organismos que codifican su información genética mediante el ADN descienden de organismos más simples que empleaban ARN. El ARN es más versátil, ya que puede almacenar la información genética al tiempo que puede funcionar como una enzima, catalizando reacciones químicas. El problema está en la transición de ARN a ADN, explicada tradicionalmente como resultado de la mayor estabilidad del ADN, lo que le hace menos susceptible a las mutaciones. Pero este razonamiento no es evolutivo: si la estabilidad del ADN proporciona ventajas a largo plazo (en generaciones), es necesario explicar porqué el primer organismo que modificó su ARN adquirió al hacerlo ventajas selectivas, ya que la selección darwiniana sólo favorece las ventajas a corto plazo, en el individuo que las posee. La solución de Forterre es que los virus fueron los agentes del cambio. Su hipótesis asevera que los virus aparecieron en el momento en que los organismos con ARN fueron capaces de formar células autorreplicativas que producían sus propias proteínas. Los virus de ARN parasitaban a estos primitivos organismos con ARN, y sus descendientes habitan la Tierra moderna en la forma de virus de ARN (H1N1, HIV, ver Figura 2). Pero los organismos con ARN disponían de un completo arsenal de mecanismos de defensa capaces de silenciar o fragmentar el ARN vírico. En ese momento, algunos virus con sus cadenas de ARN combinadas en parejas comenzaron a infectar células con mayor efectividad, ya que éstas no disponían de defensas frente a la doble cadena que escondía los frágiles nucleótidos portadores de la información genética vírica en el interior de la doble hélice. En definitiva, el ADN no sería otra cosa que ARN modificado (Figura 3). |
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| Con el tiempo, algunos virus de ARN de doble hélice encontraron la forma de coexistir en el interior celular, sobreviviendo de generación en generación. Al deshacerse de los genes implicados en su salida de la célula para infectar otras células y en la fabricación de las cápsidas, se convirtieron en ADN desnudo, que sólo codificaba genes para su propia replicación. De vez en cuando, fragmentos del cromosoma celular de ARN quedaban adheridos al ADN vírico. Estos genes serían seleccionados positivamente en la siguiente generación, al estar más protegidos frente a mutaciones. Al cabo de miríadas de generaciones, el ARN se degradaría y se perdería, al tiempo que el ADN crecería con nuevos genes. Al final, estas células portarían ADN exclusivamente. Las poblaciones celulares de ARN se desvanecerían con el tiempo por su desventaja competitiva, ya que su sistema de almacenamiento de información genética era mucho más lábil. La hipótesis de Forterre sugiere que este proceso ha sucedido tres veces, originando los tres dominios de los seres vivos; o tal vez sólo dos, dadas las semejanzas entre arqueas y eucariotas, que sugieren la evolución de éstos a partir de arqueas con un genoma de ADN ya establecido. La única forma de verificar la hipótesis de Forterre es analizar más virus. Hasta el momento, sólo se han estudiado algunos patógenos humanos y otros que parasitan bacterias importantes para la industria alimentaria. Pero la realidad es que no disponemos de información sobre los virus que parasitan la inmensa mayoría de los grupos de seres vivos. | ||||||||
| San Francisco (California), EEUU, 11 de Junio de 2009. |
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