3.2: Virus

Objetivos de aprendizaje

• Describir las características generales de los virus
• Describir el rango de efectos que las infecciones virales pueden tener en las plantas

Los virus son microscópicos (ver Figura\(\PageIndex{1}\) para escala), acelulares y contienen ácidos nucleicos. A pesar de su pequeño tamaño, lo que les impidió ser vistos con microscopios ópticos, el descubrimiento de un componente filtrable más pequeño que una bacteria que causa la enfermedad del mosaico del tabaco (TMD) se remonta a 1892. ¹ En ese momento, Dmitri Ivanovski, un botánico ruso, descubrió la fuente de TMD utilizando un dispositivo de filtrado de porcelana inventado por primera vez por Charles Chamberland y Louis Pasteur en París en 1884. Los filtros Chamberland de porcelana tienen un tamaño de poro de 0.1 µm, que es lo suficientemente pequeño como para eliminar todas las bacterias ≥0.2 µm de cualquier líquido que pase a través del dispositivo. Se realizó un extracto obtenido de plantas de tabaco infectadas con TMD para determinar la causa de la enfermedad. Inicialmente, se pensó que la fuente de la enfermedad era bacteriana. Fue sorprendente para todos cuando Ivanovski, usando un filtro Chamberland, encontró que la causa del TMD no se eliminó después de pasar el extracto por el filtro de porcelana. Entonces, si una bacteria no fue la causa de la TMD, ¿qué podría estar causando la enfermedad? Ivanovski concluyó que la causa de TMD debe ser una bacteria extremadamente pequeña o espora bacteriana. Otros científicos, entre ellos Martinus Beijerinck, continuaron investigando la causa del TMD. Fue Beijerinck, en 1899, quien finalmente concluyó que el agente causal no era una bacteria sino, en cambio, posiblemente un químico, como un veneno biológico que describiríamos hoy como una toxina. Como resultado, la palabra virus, latín para veneno, se utilizó para describir la causa de la TMD pocos años después del descubrimiento inicial de Ivanovski. A pesar de que no pudo ver el virus que causó TMD, y no se dio cuenta de que la causa no era una bacteria, a Ivanovski se le atribuye como el descubridor original de virus y fundador del campo de la virología.

Figura\(\PageIndex{1}\): El tamaño de un virus es pequeño en relación con el tamaño de la mayoría de las células bacterianas y eucariotas y sus orgánulos. Texto descriptivo: El objeto más grande es un huevo de rana ad 1 mm. Los óvulos humanos y pllen son aproximadamente 400 µm. Las células típicas de hormigas vegetales varían de 10 a 100 µm. Los glóbulos rojos son uner 10 µm. Las mitocondrias y bacterias son aproximadamente de 1 µm. La viruela es de aproximadamente 500 nm. El virus de la gripe es de aproximadamente 100 nm. El virus de la polio es de aproximadamente 50 nm. Las proteínas varían de 5 a 10 nm. Los lípidos varían de 1 a 5 nm. Los átomos son aproximadamente 0.1 nm.

Hoy en día, podemos ver virus usando microscopios electrónicos (Figura\(\PageIndex{2}\)) y sabemos mucho más sobre ellos. Los virus son entidades biológicas distintas; sin embargo, su origen evolutivo sigue siendo una cuestión de especulación. En términos de taxonomía, no se incluyen en el árbol de la vida porque son acelulares (no consisten en células). Para sobrevivir y reproducirse, los virus deben infectar a un huésped celular, haciéndolos obligados a los parásitos intracelulares. El genoma de un virus ingresa a una célula huésped y dirige la producción de los componentes virales, proteínas y ácidos nucleicos, necesarios para formar nuevas partículas virales llamadas viriones. Se elaboran nuevos viriones en la célula hospedadora mediante el ensamblaje de componentes virales. Los nuevos viriones transportan el genoma viral a otra célula hospedadora para llevar a cabo otra ronda de infección. Tabla\(\PageIndex{1}\) resume las propiedades de los virus.

Tabla\(\PageIndex{1}\): Propiedades de los virus.

Características de los virus
Patógenos infecciosos acelulares
Parásitos intracelulares obligados con especificidad de hospedador y tipo celular
Genoma de ADN o ARN (nunca ambos)
El genoma está rodeado por una cápside proteica y, en algunos casos, una membrana fosfolipídica tachonada de glicoproteínas virales
Carecen de genes para muchos productos necesarios para una reproducción exitosa, lo que requiere la explotación de genomas de células hospedadoras para reproducirse

Figura\(\PageIndex{2}\): (a) Las estructuras largas en forma de varilla son el virus del mosaico del tabaco (TMV) visto con microscopio electrónico de transmisión. b) Plantas infectadas con la enfermedad del mosaico del tabaco (TMD), causada por TMV. Las hojas presentan lesiones necróticas y clorosis (coloración amarillenta). (crédito a: modificación de trabajo por parte del Servicio de Investigación Agrícola del USDA — Datos de barra de escala de Matt Russell; crédito b: modificación de obra por el Servicio Forestal del USDA, Departamento de Patología Vegetal Archivo Universidad Estatal de Carolina del Norte)

Virus y Plantas

Los virus pueden infectar todo tipo de célula hospedadora, incluidas las de plantas, animales, hongos, protistas, bacterias y arqueas. La mayoría de los virus sólo podrán infectar las células de una o unas pocas especies de organismo. Esto se llama el rango de host. Sin embargo, no es común tener una amplia gama de hospedadores y los virus normalmente solo infectarán hospedadores específicos y solo tipos de células específicos dentro de esos hospedadores. Los virus que infectan a las bacterias se llaman bacteriófagos, o simplemente fagos. La palabra fago proviene de la palabra griega para devorar. Otros virus solo son identificados por su grupo hospedador, como los virus fúngicos o vegetales. Una vez que una célula está infectada, los efectos del virus pueden variar dependiendo del tipo de virus. Los virus pueden causar un crecimiento anormal de la célula o la muerte celular, alterar el genoma de la célula o causar poco efecto notable en la célula. Algunos virus, como el TMV, causan enfermedades e inhiben el crecimiento de las plantas (Figura\(\PageIndex{2}\)). En otros casos, los científicos están encontrando que los virus pueden conferir rasgos adaptativos a sus huéspedes, como la tolerancia al calor en el Panicum del géiser de la hierba (ver Figura\(\PageIndex{3}\)).

Figura\(\PageIndex{3}\): El termale dicantelio, también llamado Panicum del géiser, es una especie de pasto que es capaz de crecer cerca de piscinas calientes y géiseres. La tolerancia al calor en este pasto se debe a una infección por un hongo (Curvularia protuberata) que, a su vez, está infectado por un virus (virus de tolerancia térmica Curvularia). Ni el pasto ni el hongo pueden tolerar temperaturas del suelo superiores a 38 grados Celsius cuando se cultivan solos, y las hierbas infectadas con el hongo libre de virus no pueden tolerar el estrés por calor. ² Los tres socios en la simbiosis son requeridos para crecer en este ambiente extremo. Fotos de Christian Schwarz, CC-BY-NC.

Los virus pueden transmitirse a través del contacto directo, contacto indirecto con materiales contaminados, o a través de un vector: un animal que transmite un patógeno de un huésped a otro. Los artrópodos como mosquitos, garrapatas y moscas, son vectores típicos de enfermedades virales, y pueden actuar como vectores mecánicos o vectores biológicos. La transmisión mecánica ocurre cuando el artrópodo porta un patógeno viral en el exterior de su cuerpo y lo transmite a un nuevo huésped por contacto físico. La transmisión biológica ocurre cuando el artrópodo transporta el patógeno viral dentro de su cuerpo y lo transmite al nuevo huésped a través de la mordedura. La mayoría de los virus vegetales son transmitidos por pulgones (ver Figura\(\PageIndex{4}\)).

Figura\(\PageIndex{4}\): Pulgones como vectores virales. Este diagrama muestra un pulgón perforando el tejido en una hoja con un estilete para leer el tejido vascular. Las partículas virales se pueden ver moviéndose a través del estilete del pulgón y hacia la planta. Texto original del subtítulo: "Un modelo que representa dos estrategias de unión de virus no persistentes a receptores de pulgones. El círculo representa una vista ampliada de la punta del estilete del pulgón, mostrando la unión del virión a través de estrategias de cápside y auxiliar. En la estrategia de la cápside (el lado izquierdo del círculo), los aminoácidos en la proteína de la cubierta de virus no persistentes transmitidos por estiletes como Cucumber mosaic cucumovirus (CMV) se unen a receptores de pulgones (por ejemplo, el receptor Stylin-01 de Acyrthosiphon pisum y Myzus persicae). En la estrategia auxiliar (lado derecho del círculo), la proteinasa componente auxiliar (HC-Pro) actúa como un “puente molecular” entre la proteína de la cubierta de potyvirus no persistentes y los receptores de pulgones”. Diagrama y texto original del subtítulo de Kiran R. Gadhave, Saurabh Gautam, David A. Rasmussen, y Rajagopalbabu Srinivasan, CC BY 4.0, vía Wikimedia Commons.

Resumen

Los virus son parásitos intracelulares, obligados intracelulares. Están compuestos por un ácido nucleico (ya sea ADN o ARN), una cubierta proteica y ocasionalmente lípidos. Los virus no se consideran vivos porque no están compuestos por células. Sin embargo, los virus tienen impactos importantes en las historias de vida de los organismos. Como agentes de la enfermedad, los virus contribuyen al control poblacional descendente. También pueden influir en la biología del huésped de manera positiva, como la tolerancia térmica en pastos de pánico. Los virus pueden propagarse de hospedador a hospedador por vectores. Los insectos chupadores como los pulgones son vectores virales importantes para las plantas, ya que transmiten virus al sistema vascular.

Notas al pie

¹ H. Lecoq. “[Descubrimiento del primer virus, el virus del mosaico del tabaco: ¿1892 o 1898?].” Comptes Rendus de l'Academie des Sciences — Serie III — Ciencias de la Vie 324, núm. 10 (2001): 929—933.

² L.M. Márquez, R.S. Redman, R.J. Rodríguez, y M.J. Roossinck. (2007) Un virus en un hongo en una planta: Simbiosis de tres vías requerida para la tolerancia térmica. Ciencia. Vol 315. DOI: 10.1126/ciencia.1137195

Atribución

Contenido escrito y comisariado por Maria Morrow, CC-BY-NC, utilizando la siguiente fuente:

• Template:ContribOpenSTAXMicrobiology