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Darwinismo vírico

02 jueves Dic 2021

Posted by in CIENCIA, Genética

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Para hacer seguimiento la OMS de las variantes en circulación, estudia las sustituciones de aminoácidos de la proteína S de las variantes «preocupantes» y las variantes de «interés» en cada variante. Necesitan comprender como se protege el virus, como ser reproduce y como cambia. El virus necesita: infectar, reproducirse, mutar y hacerse así más fuerte y contagiar más.
La única forma de saber si el virus ha mutado es a partir de «la secuenciación genómica«, para determinar la composición del virus.


Los virus existen en la Tierra desde hace 4 mil millones de años. Darwin mediante la «selección natural» establece que las características de un individuo se heredan de padres a hijos y se seleccionan a los organismos más adaptados para sobrevivir: cambios que confieren ventajas a las especies.

Darwin nos plantea la selección natural en organismos superiores cuando no se conocían los genes y la genética actual molecular, pero que ocurre con los virus y su material genético: ¿También hay selección?
Theodosius Dobzhansky con su obra «La genética y el origen de las especies» (1937) establece una convergencia entre el naturalismo y la genética: une las ideas de Darwin con la genética. ErnsT Mayr en 1942 publica «La sistemática y el origen de las especies» combinando el naturalismo y la biodiversidad con su «teoría sintética» o «neodarwinista» de la evolución.
La teoría neodarwinista sigue siendo la dominante de la evolución hasta nuestros días, sus puntos más importantes son:

  • herencia mendeliana
  • resuelve el antagonismo entre la naturaleza discreta de la variación genética y el carácter continuo de parte de la evolución gradual
  • caracter aleatorio de la evolución
  • formulación matemática de procesos evolutivos fundamentales: Fisher, Wright, Haldane
  • concepto biológico de especie y proceso de especiación: Dobzhasky, Mayr.
  • registro fosil: George Gaylord Sympson

Todos los virus cambian con el paso del tiempo y el SARS-Cov-2, el virus causante de la COVID-19 también, la mayoría de de estos cambios tienen escaso o nulo efecto sobre las propiedades del virus, son material genético y el único objetivo que tienen es multiplicarse, tienden a no matar al huésped porque lo necesitan para seguir reproduciéndose, . Pero cuando el coronavirus circula masivamente, se reproduce y muta tanto que resulta fortalecido:

  • surgen las variantes de «preocupación» por falta de vacunas, pocas medidas preventivas, evasión del sistema inmune, asociándose a casos de mayor gravedad.
  • esparciéndose por la vía aérea los miles de virones que pueden alcanzar millones de células
    Cuando una mutación en una variante nueva por casualidad saca una ventaja selectiva al virus original, esa será la que se ampliará y acaba compitiendo y desplazando a las anteriores: caso darwiniano de selección natural.
    El organismo se defiende a partir de una respuesta innata o específica:
  • inmunidad humoral (anticuerpos)
  • inmunidad celular

La vacunación es clave para bloquear el avance del virus y sus mutaciones, las «variantes preocupantes» se dan en países que no toman las medidas recomendadas. El Covid es un virus respiratorio que ingresa por la nariz o la boca y la persona puede estar 7 u 8 días sin síntomas o cursar toda la enfermedad de forma asintomática, replicándose, mutando e infectando a otras personas.
Actualmente hay miles de variantes de SARS-CoV-2 la aparición de las variantes «predominantes» más que por las diferencias genéticas con otras variantes se ha visto influenciada por hábitos de la población, políticas de vigilancia epidemiológica y los viajes internacionales. La OMS lo trata como un asunto de «salud global».

Bibliografía:

OMS: «Seguimiento de las variantes del Sars-Cov-2»
https://www.who.int/es/activities/tracking-SARS-CoV-2-variants

CDC Centers for Disease Control and Prevention USA gov.): «Variants of the Virus» 2021
https://www.cdc.gov/coronavirus/2019-ncov/variants/variants.html

Gamero de Luna, E.J; Gamero Estévez, E; «Mutaciones, variantes y cepas de SARS-CoV-2»,Medicina de Familia. SEMERGEN, Vol. 47. Núm. 3. páginas 208-209 (Abril 2021), ELSEVIER
https://www.elsevier.es/es-revista-medicina-familia-semergen-40-articulo-mutaciones-variantes-cepas-sars-cov-2-S1138359321000320

Domingo Solans,Esteban, MNCN (Museo Nacional de Ciencias Naturales) «Los virus como modelos para la evolución darwiniana»
https://www.mncn.csic.es/es/sociedad-de-amigos-del-museo/los-virus-como-modelos-para-la-evolucion-darwiniana

Proyecto NEXTSTRAIN
https://nextstrain.org/

Darwinismo evolutivo de los virus

21 sábado Nov 2020

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Como enunció Charles Darwin: la evolución procede gradualmente de pequeños cambios hereditables (mutaciones). Muchas de las especies actuales provienen de especies anteriores, la diferencia existente en los virus actuales hace pensar que hubo más de una forma posible de origen de los virus.

“La biología evolutiva” y la virología estudian la evolución y el origen de los virus. Son muy antiguos en la historia de la vida, proteínas de la cápsida hace pensar que son anteriores al LUCA (último antepasado común universal de la vida celular), al afectar a los distintos dominios de la vida: plantas y animales indican que provienen de linajes celulares extintos o de la multiplicación de genomas virales.

Los virus son “agentes infecciosos» microscópicos acelulares que solo pueden replicarse en el interior de células de otros organismos. Tienen en su interior material genético: ADN o ARN, rodeado de estructura proteica que es la “cápsida”. Infectan a animales, hongos, plantas, proteínas y bacterias. El origen se sitúa en 4.000 millones de años.

En la clasificación taxonómica:

  • DUPLODNAVIRIA: virus de ADN, bicatenario, con proteína exclusiva de la cápsida HK97-MCP
  • MONODNAVIRIA: virus de ADN, endonucleasa de la superfamilia HUH y una proteína Rep.
  • RIBOVIRIA: virus de ARN y virus retrotranscritos
  • VARIDNAVIRIA: virus de ADN bicatenario, proteína en rollo de gelatina dentro de la cápsida.

La forma de vida es “autónoma” tienen una forma de sostenimiento propia de la adaptación Darwiniana, con propiedades dinámicas como son: metabolismo, autoreproducción y mutabilidad. La transición de “inanimado” a “animado” está marcada por rasgos de un modelo evolutivo dinámico:

Autoorganización de la interacción con la población e interdependencia molecular

Especies con propiedades emergentes: propiedades funcionales nuevas (Ghadiri, 1998)

“Cuasiespecies víricas” son virus con ácido ribonucleico (RNA) que han evolucionado a variantes distintas pero relacionadas genéticamente, son los más abundantes en la biosfera asociados a gran número de enfermedades del hombre, animales y plantas. La dinámica de las cuasiespecies permite a los virus sobrevivir en los animales que parasitan y responder a factores externos que intentar frenar la multiplicación. (Domingo, 2000)

Hay 3 teorías sobre el origen de los virus (Krupovic, 2019):

  1. Los virus vienen de células de pequeño tamaño que parasitan a células más grandes.
  2.  Evolución a partir de fragmentos de ADN o ARN que escaparon de genes de un organismo más grande
  3. Evolucionaron a partir de moléculas complejas y ácidos nucleicos.

En la historia de la vida hay “transiciones en la evolución” hace que se generen nuevas entidades biológicas, con nuevos niveles de organización. La mayor transición en la evolución incluye el origen de los procariotas y las células eucarióticas. (Koonin, 2016)

El camino de lo no vivo a lo vivo por

– la formación de moléculas “autorreplicantes» (replicadores)

– autoordenación de éstas en redes cinéticas

– comienzo de la selección natural molecular

Pasa por 4 procesos por los que la materia inanimada se convierte en viva: replicación, mutación, descomposición y agotamiento de los sustratos. Eigen en 1979 publicó “The Hypercycle”: principios naturales de autoorganización, con distribución Darwiniana de “cuasiespecies” a través de la estibilizacióin de sus genes mutados divergentes. (Eigen, 1979)

Bibliografía:

Ghadiri M.R. (1998) “Self-Organized Autocatalytic Chemical Networks and Molecular Ecosystems: Do They Provide the Experimental Tools for Modeling the Transition from Inanimate to Animate Chemistry?”  In: Diederich F., Künzer H. (eds) Recent Trends in Molecular Recognition. Ernst Schering Research Foundation Workshop, vol 26. Springer, Berlin, Heidelberg.

https://doi.org/10.1007/978-3-662-03574-0_11

E. Domingo, E. Baranowski, J.I. Nunez, C.M. Ruiz-Jarabo, S. Sierra, N. Molina & F. Sobrino “Cuasiespecies y evolución molecular de virus” Centro de Biología Molecular «Severo Ochoa», Universidad Autónoma de Madrid, Cantoblanco, 28049 Madrid, España; Centro de Investigación en Sanidad Animal, Instituto Nacional de Investigaciones Agrarias, Ctra.Algete-ElCasar, Km. 6,5, 28130 Valdeolmos, España; Rev. sci. tech. Off. int. Epiz., 2000, 19 (1https://www.oie.int/doc/ged/D9287.PDF

Mart Krupovic, Valerian V. Dolja & Eugene V. Koonin; “Origin of viruses: primordial replicators recruiting capsids from hosts” Nature Reviews Microbiology volume 17, pages449–458(2019)

Eugene V. Koonin; “Viruses and mobile elements as drivers of evolutionary transitions”Philos Trans R Soc Lond B Biol Sci. 2016 Aug 19; 371(1701): 20150442.doi: 10.1098/rstb.2015.0442 PMCID: PMC4958936  PMID: 27431520

Eigen, M., Schuster, Peter; “The Hypercycle, A principle of Natural Self-Organization”, Ed. Springer, 1979