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Lo que había en una momia enterrada en Siberia hace 300 años ¿era viruela?

Hace unos días pudo leerse en medios de información general una noticia acerca del virus de la viruela. La noticia reflejaba un hallazgo científico publicado en la prestigiosa revista New England Journal of Medicine el pasado 22 de noviembre, en una carta al editor titulada: “Variola virus in a 300-year old Siberian mummy” [1]. El titular predominante en la prensa y medios de divulgación científica (incluido el sitio madri+d que aloja este blog) rezaba así: “La viruela reaparece en unas momias congeladas en Siberia“. La nota publicada en la prensa subraya el hecho de que “la viruela reaparece” en unas momias enterradas en Siberia hace 300 años. Si esto es cierto, es verdaderamente inquietante.

La viruela ha sido una de las plagas más devastadoras que ha sufrido la Humanidad. Fue erradicada a finales de los años ’70 del siglo pasado (el ultimo caso humano ocurrió en 1977; la erradicación mundial fue anunciada oficialmente por la Organización Mundial de la Salud en 1980). Esta erradicación constituye  uno de los mayores logros de toda la historia la medicina.  La gran protagonista de  ese logro fue  la vacuna, cuyo descubrimiento se debe al médico inglés Edward Jenner a finales del siglo XVIII, y que empleada de forma continuada y masiva durante casi dos siglos liberó a la humanidad de una de sus peores lacras. Subsiste el virus solamente en dos laboratorios  custodiados bajo normas de seguridad extremas, uno en la Federación Rusa y el otro en los EE.UU. En su día se consideró la posibilidad de destruir estas ultimas cepas, pero tras un arduo debate se decidió mantenerlas. En esta decisión pesaron argumentos de biodefensa. Una vez erradicada, y cesada la vacunación, la humanidad se encuentra esencialmente desprotegida, por lo que una cepa de viruela es potencialmente una poderosa arma biológica. También puede constituir una base para elaborar estrategias de biodefensa.

Por la misma razón, si algún virus de la viruela hubiera permanecido con su capacidad infectiva intacta, preservado en algún lugar del mundo, por ejemplo en un cadáver de una víctima de la enfermedad, ello constituiría un riesgo de emergencia de esta terrible enfermedad. Sin embargo, afortunadamente, los virus son generalmente muy lábiles y se inactivan rápidamente bajo la acción de distintos agentes ambientales (temperatura, radiación, etc). En este aspecto, el virus de la viruela (que posee una envoltura lipídica que debe mantenerse intacta para que el virus sea viable) es incluso más sensible a la inactivación ambiental, por lo que este riesgo es mínimo. En los laboratorios, los virus se conservan permaneciendo viables durante largo tiempo. Para ello se emplean fundamentalmente dos métodos: la liofilización y la congelación a muy baja temperatura (por debajo de -70ºC) en presencia de agentes conservantes. Estas condiciones difícilmente se pueden alcanzar de forma natural.

Si lo anterior ya hace difícil que pueda tener lugar una recuperación de virus de la viruela de muestras ambientales, digamos que esto se complica mucho más cuanto más tiempo permanece el virus en el medio ambiente. El ADN es una molécula que se degrada con rapidez, una vez la actividad metabólica que mantiene su integridad cesa. En condiciones relativamente favorables se estima en unos 500 años la vida media de los enlaces entre pares de bases nucleotídicas que constituyen las largas moléculas de ADN [2]. Ello significa que en 500 años aproximadamente la mitad de los enlaces se degradan. Esto quiere decir que en un virus como el de la viruela, con una molécula de ADN de alrededor de 186.000 pares de bases, a los 500 años se habrán degradado, de media, 93.000 enlaces entre éstos, es decir, quedará poco ADN reconocible en la muestra. Obviamente esa degradación afecta de forma irreversible a la viabilidad del virus. En condiciones de congelación, posiblemente la tasa de degradación sea menor, pero no despreciable, como veremos.

Entonces ¿es posible que en el estudio mencionado de las momias enterradas en Siberia hace 300 años se haya podido “resucitar” el virus de la viruela? Leyendo el artículo que describe el hallazgo (es siempre recomendable ir a la fuente original), y que es realmente muy corto y asequible, salimos de dudas. Los autores nunca afirman que hayan obtenido un espécimen de las momias del cual hayan podido recuperar el virus viable, infectivo. Es decir: no “aislaron” el virus.  Sin embargo, demostraron que esas personas murieron de una infección por virus de la viruela, que es algo muy distinto. Entre otras pruebas, hicieron análisis por PCR (reacción en cadena de la polimerasa) de 3 regiones cortas de ADN específicas del virus de la viruela, de modo que si estas reacciones salen positivas, se deduce la presencia de ese virus en la muestra. Para confirmar secuenciaron las tres regiones obtenidas (secuenciar es “leer” las secuencias de pares de bases nucleotídicas del ADN), comprobando que en efecto correspondían con las secuencias conocidas del virus de la viruela. En total entre las 3 secuencias obtenidas pudieron leer 718 nucleótidos. Recordemos que el virus posee un genoma de una longitud de 186.000 nucleótidos. Los autores quisieron comprobar el grado de fragmentación del genoma del virus hallado en las muestras, más que nada porque suponía un riesgo para ellos mismos si estaba íntegro. Hicieron una PCR larga (abarcando 2000 pares de bases) con resultado negativo, lo que indicaba que el ADN del virus estaba muy fragmentado, y por tanto los autores “descartan que haya partículas víricas viables” en las muestras.

Considerando todo lo anterior, podemos contestar ya a la pregunta que hemos formulado en el título de este post: lo que había en las momias siberianas no era viruela, sino restos, muy fragmentados, de genoma del virus de la viruela. Esto, unido a otras pruebas encontradas en los cadáveres, en lo que puede considerarse una típica investigación forense, permite a los autores del estudio afirmar que esas personas murieron de viruela. Nada más.

Entonces ¿por qué en los titulares tanto de prensa convencional como de divulgación científica se “sugiere” que se ha resucitado el virus de la viruela de unas momias siberianas? Me temo que, como siempre tratándose de virus, se buscó el “lado oscuro“, ese que evoca en el público el miedo atávico a las pestes, impreso en nuestro acervo colectivo tras milenios de sobrevivir a sus estragos. Ese miedo lógico que hay que evitar que se transforme en pánico inútil cuando llegue una emergencia de verdad. Información veraz sobre los virus, sin sensacionalismo, es lo único que puede evitar ese miedo irracional. Periodistas y divulgadores científicos deben comprometerse en esa tarea y no dejarse llevar por la atención momentánea que se consigue al agitar el tan peligroso como falso  señuelo de la peste mortífera.

 

Al final de este post no quisiera dejar pasar la oportunidad de recordar que nunca se insistirá bastante en los beneficios que ha producido y sigue produciendo a la humanidad el uso de las vacunas. Y ello es más necesario que nunca habida cuenta que en tiempos recientes ha surgido en determinados ámbitos cierta contestación al uso de la vacunación, de forma absolutamente irracional e irreflexiva. La erradicación de la viruela es la historia de un éxito colectivo de la Humanidad, al que deben suceder otros éxitos similares si somos capaces de mantener el rumbo correcto y no apartarnos de la ruta que ha conducido ya a dos erradicaciones mundiales, la viruela y la peste bovina, gracias al uso racional de las vacunas.

Referencias

[1] Biagini, P. et al “Variola virus in a 300-year old Siberian mummy” N. Engl. J. Med 2012; 367:2057-2059. Accesible online: http://www.nejm.org/doi/full/10.1056/NEJMc1208124.

[2] Allentoft, M. E. et al. Proc. R. Soc. B  (2012) 279: 4724-4733. Accesible online: http://dx.doi.org/10.1098/rspb.2012.1745.

 

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La virosfera

 

En el post del pasado 13 de febrero prometimos abordar la siguiente pregunta “¿de donde “emergen” los virus emergentes? Ha llegado el momento de responderla, pero para ello, primero hay que hacerse algunas preguntas más, todas ellas en torno a la naturaleza de la “virosfera”. Vamos por orden:

¿Cuántos virus hay? Hay dos formas de enfrentarse a esta pregunta: una, tratar de averiguar cuantos tipos (o especies) de virus distintos hay (o sea, la aproximación cualitativa), y otra, preguntarse por la cantidad de virus existente sobre la Tierra, su número y su masa (aproximación cuantitativa). La respuesta a estas preguntas puede considerarse en gran medida especulativa, ya que queda mucho por saber antes de poder contestarlas con cierta precisión, pero lo importante del ejercicio que vamos a realizar no es lo exacto que resulte el cálculo final. Lo importante es que este ejercicio es util para dar una idea de la complejidad del mundo de lo virológico.

¿Cuántos virus diferentes hay?

La respuesta a esta pregunta no está en los libros, ni siquiera en los textos especializados. Si husmeamos en un buen texto sobre virología lo que podemos encontrar es una serie de capítulos dedicados a describir cada una de las familias de virus reconocidas por el momento, los géneros de que se componen y las especies víricas que pueblan esos géneros. ¿Es eso lo que buscamos? No, por supuesto. En el mejor de los casos, encontraremos una cifra global de los virus conocidos hasta ahora. Por ejemplo, en la última edición del tratado de virología de Fields (Fields Virology 6th Edition, 2006), en el capítulo dedicado a la familia “Herpesviridae” (compuesta por los virus similares al virus de la varicela-herpes zóster) se recogen aproximadamente 200 especies víricas distintas de herpesvirus, pero enseguida veremos que este número se queda muy corto.

Consideremos lo siguiente: si elegimos una especie animal cualquiera, por ejemplo, la bovina, se conocen cinco especies diferentes de herpesvirus que infectan al ganado bovino de forma específica. De igual modo, se han descrito por ahora nueve herpesvirus equinos, ocho herpesvirus humanos, etc, por lo que podemos decir que aproximadamente otros tantos infectan a cada una de las demás especies de mamíferos. En total hay descritas unas 5400 especies de mamíferos (probablemente esto es una fracción de las especies de mamíferos realmente existentes), y nada hace pensar que los herpesvirus prefieran determinados mamíferos como huéspedes. Ello permite estimar en torno a algunas decenas de miles el número de especies distintas de herpesvirus de mamíferos realmente existentes, una cifra muy superior –en varios órdenes de magnitud- a la de los herpesvirus descritos hasta la fecha. Pero también existen herpesvirus de aves, de reptiles, de anfíbios, etc, por lo que el número anterior debe incrementarse aún al menos tantas veces como clases de vertebrados existen. Sobre los invertebrados ni hablamos, porque sus virus son aún un mundo poco conocido, pero hay que pensar que su complejidad es probablemente mayor que en vertebrados. Tengamos asimismo en cuenta que hay otras familias taxonómicas de virus además de la familia de los herpesvirus, como la de los poxvirus (viruelas, mixomatosis, etc), flavivirus (fiebre amarilla, dengue, etc), orthomyxovirus (gripes),  picornavirus (fiebre aftosa, polio, hepatitis A), reovirus (lengua azul, peste equina africana), etc, y que con cada una de ellas podemos razonar aproximadamente del mismo modo. Incluso hay una buena cantidad de virus sin clasificar en familias. Una primera conclusión, a la luz de este ejemplo, es que conocemos una ínfima parte de los patógenos víricos que realmente existen. A ellos hay que añadir los virus no patógenos, que circulan silenciosamente, a los que, obviamente, conocemos menos, y los cuales probablemente existen en un número y variedad muy superiores a sus homólogos patógenos. La complejidad de los virus de plantas no es inferior, como tampoco lo es la de los virus que infectan a otros microorganismos como las bacterias, los hongos y los parásitos. Incluso hay virus que infectan otros virus. Por supuesto, hemos simplificado un poco, ya que muchos virus infectan a más de una especie de hospedador, pero ello no invalida nuestro razonamiento central: por cada especie de ser vivo sobre la Tierra existe una panoplia de virus distintos capaces de infectarla, lo que convierte a estos pequeños seres en la mayor fuente de biodiversidad sobre la Tierra. Ello da una somera idea de la complejidad real de mundo de los virus, de lo que aquí empezaremos a llamar desde ahora “la virosfera”, de la que conocemos solo una ínfima parte, fundamentalmente aquella que más nos interesa desde el punto de vista sanitario, y que incluye a los virus que nos afectan a nosotros y a los seres que criamos y que nos sirven de alimento (animales domésticos y plantas cultivadas).

¿Qué cantidad de virus hay sobre la Tierra?

Si el aspecto cualitativo de la virosfera es difícil, el cuantitativo no digamos. Créanme que no exagero si les digo que cada uno de nosotros somos un “saco de virus”. No se preocupen, ya que la inmensa mayoría de los virus que medran en nuestro organismo son absolutamente inocuos. Ya dijimos antes que los virus no patógenos son mucho más comunes –afortunadamente- que los patógenos. Estudios recientes sobre el viroma* humano han determinado que, por ejemplo en cada gramo de heces de un solo indivíduo hay del orden de 108 partículas víricas que corresponden a varios cientos de especies distintas de virus, la mayoría de los cuales son bacteriófagos o “fagos”, es decir, infectan a las bacterias intestinales, pero otros muchos son virus entéricos, que se propagan en nuestro tracto gastrointestinal y son eliminados por las heces, la mayor parte de las veces sin hacernos ningún daño. Nuestro viroma no se compone tan solo de los virus intestinales, sino que también forman parte de él los presentes en las secreciones orales, nasales, oculares, la piel, etc. Además, existe variación individual, e incluso temporal en el mismo indivíduo. Análogamente, en otras especies hay viromas tan complejos como el del ser humano. Pero no nos desviemos del argumento principal: estábamos hablando de cantidad, de masa en definitiva. Es difícil hacer estimaciones sobre la masa que corresponde a nuestros virus con respecto a nuestra masa corporal. Luego volvemos a este asunto. En cuestiones de masa, es más fácil y más ilustrativo hablar del agua, y en particular del agua del mar.

En 1989 un estudio, publicado en Nature (Bergh, O. & cols. Nature 340, 467–468 (1989), reveló un dato sorprendente: en un litro de agua de mar hay entre 109 y 1010 partículas víricas (más en aguas cercanas al litoral y en la zona eufótica, es decir, en los 100 metros más cercanos a la superficie, y menos en zonas oligotróficas). Numerosos estudios posteriores han corroborado este dato, que de por sí indica que la virosfera representa una parte significativa de la biomasa total del Planeta. Algunas estimaciones indican que el nº de virus sobre la Tierra podría alcanzar la cifra de 1031 (Wobus & Nguyen, Curr Opin Virology 2012, 2:60-62), alrededor de 10 veces más que el número de células procariotas (bacterias) estimado. De hecho, en el cuerpo humano se estima que hay 10 bacterias por cada una de nuestras células, y probablemente hay 10 partículas víricas por cada bacteria.

Si en números totales la cifra de virus que contiene la virosfera es enorme, veamos que pasa si traducimos esa cifra en masa. Por supuesto, los virus son muy pequeños, y en la comparación en masa salen perdiendo, pero aún así, merece la pena hacer unos pocos cálculos más para estimar cual podría ser la masa de la virosfera. Si tenemos en cuenta que una partícula vírica media “pesa” alrededor de 10 attogramos, o lo que es lo mismo, 10-17 gramos (un attogramo= 10-18 gramos), un sencillo cálculo nos dice que la masa total de la virosfera terrestre es de unas 108 toneladas (100 millones de toneladas). Para ser unos seres de tamaño tan ínfimo, se trata de una fracción significativa de la biosfera, cuya masa se estima en unos 75.000 millones de toneladas. Por poner algunos ejemplos para poder comparar, la fracción del total de la biosfera que corresponde a los seres humanos es de alrededor de 250 millones de toneladas; el krill, 500 millones de toneladas; el total de animales de granja, 700 millones de toneladas, y los cultivos, 2.000 millones de toneladas.

¿Los virus cambian?

Si han seguido el blog, ya conocen la respuesta, pues habrán ido leyendo en algunos post anteriores que los virus son entidades biológicas muy variables. Dado que el material genético de los virus es básicamente de la misma naturaleza que el de los demás seres vivos (ADN y ARN), sus fuentes de variabilidad genética son esencialmente las mismas, es decir, mutación, e intercambio de segmentos genéticos, que puede tomar la forma de recombinación y, en el caso de los virus con genoma segmentado, de redistribución genética (“genetic reassortment”). Por no extendernos mucho más, solo añadiremos que los virus tienen además unos tiempos de generación muy cortos (o sea, que sus generaciones pasan muy rápidamente), por lo que son capaces de generar variantes con características nuevas, mejor adaptadas a medios cambiantes a un ritmo muy elevado. Respondiendo a la cuestión que encabeza este epígrafe, podemos decir que la virosfera, como el resto de la biosfera, está en permanente cambio. Los virus existentes ahora mismo son una “foto fija” de un proceso en continua evolución. La virosfera se describiría mejor usando una película que mediante una foto. Algunos virus se van extinguiendo, otros van evolucionando y cambiando para generar nuevas variantes adaptadas a nuevas situaciones que irán surgiendo en el entorno. Estos son los virus emergentes, los recién llegados a la virosfera.

En conclusión, los virus emergentes surgen como consecuencia de un proceso natural que mantiene el mundo vírico en perpetuo cambio y evolución, del que van surgiendo constantemente nuevas variantes, algunas de ellas con capacidades nuevas que pueden “explotar” en un medio no permisivo para los virus precedentes. A menudo, aunque no siempre, ese cambio consiste en la adaptación a una nueva especie. A veces es la adaptación a un nuevo vector, o a una nueva forma de transmisión, etc. Debemos de ver la emergencia de nuevos virus como un proceso natural, análogo al proceso de la evolución por la que surgen nuevas especies animales, vegetales, etc, en el  mundo vivo, aunque mucho más rápido. En la Naturaleza, como ya dijo Heráclito, todo fluye, nada permanece. Y los virus no son una excepción.

 

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* Viroma: conjunto de genomas de virus presentes en una determinada muestra, generalmente representativa de un ambiente o de un organismo, sano o enfermo

NOTA: en una próxima entrada de este blog trataremos las nuevas técnicas de secuenciación masiva o metagenómica para el estudio de viromas.

 

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