I. INTRODUCCI�N HIST�RICA AL ESTUDIO DE LOS VIRUS

a) UN ANTIGUO PROBLEMA EN LA PATOLOG�A DE LOS SERES VIVOS

El t�rmin� virolog�a ha sido incorporado al vocabulario durante las �ltimas d�cadas. La primera revista cient�fica dedicada exclusivamente al campo de la virolog�a: Archiv f�r die Gesamte Virusforschung, hoy conocida como Archives of Virology, empez� su publicaci�n en 1939. El primer texto dedicado s�lo a la virolog�a: General Virology, de Salvatore Luria, fue publicado en 1953. Sin embargo, los virus han estado acompa�ando al hombre durante toda su historia y el t�rmino virus tiene muchos siglos de existencia, aunque su uso y connotaciones han variado notablemente a lo largo del tiempo. Se puede decir, en forma un tanto arbitraria, que los or�genes de la disciplina cient�fica hoy d�a conocida como virolog�a apenas se remontan a las d�cadas finales del siglo XIX. Pero considerando aspectos epidemiol�gicos* y semiol�gicos** dentro del registro hist�rico, encontramos que enfermedades como la rabia han sido descritas y registradas meticulosamente por m�s de dos mil a�os. En el caso particular de la rabia, su misterioso origen, su capacidad para transformar a un perro domesticado en bestia feroz, su largo e impreciso periodo de incubaci�n y los dram�ticos s�ntomas que preceden al final fatal de esta enfermedad en los humanos, constituyen un cuadro pavoroso y a la vez irresistible, que ha merecido la atenci�n de los escritores y pensadores de la Antig�edad.

Si se comparan las antiguas descripciones hechas por cronistas griegos y romanos con los casos m�s recientes de rabia tanto en animales como en humanos, encontramos que desde el punto de vista cl�nico el virus de la rabia no ha cambiado a lo largo de los siglos. Esta caracter�stica lo distingue de otros virus pat�genos (capaces de producir enfermedad), confiri�ndole una posici�n �nica en la historia de la medicina. Diferentes ideas acerca de la causa y el origen de la rabia han sido concebidas en diferentes �pocas. Una de las primeras descripciones de la rabia que han sobrevivido hasta nuestros d�as es la de Arist�teles. "la rabia vuelve loco al animal, y cualquier especie de animal, con excepci�n del hombre, ser� contaminado con esta enfermedad si es mordido por un perro rabioso. La enfermedad es fatal para el propio perro y cualquier otro animal mordido por �ste, con excepci�n del hombre". Autores posteriores muchos de los cuales dudaron en cuestionar la credibilidad del gran fil�sofo griego, se mostraron sorprendidos por la referencia de Arist�teles a la supuesta insusceptibilidad del ser humano para ser contaminado por la rabia. As�, algunos autores propusieron que originalmente el agente causal de la rabia no pod�a contagiar al hombre y solamente al cabo de los siglos el misterioso agente causal de esta enfermedad hab�a adquirido la capacidad de afectar al ser humano. Sin embargo, el m�dico renacentista Girolamo Fracastoro hizo notar que Arist�teles solamente quer�a recalcar el hecho de que no todos aquellos humanos mordidos por un perro rabioso desarrollar�an la enfermedad en forma obligatoria.

Una descripci�n de la rabia m�s precisa y detallada fue proporcionada en el libro De medicina, escrito por Celso, un m�dico que vivi� en el siglo I, en el apogeo del Imperio romano. En particular, hay una frase en el texto de Celso que ha llamado poderosamente la atenci�n de los historiadores de la medicina: "...especialmente en los casos en que el perro es rabioso, el virus debe ser drenado con una ventosa de vidrio..." Por supuesto nadie se atrever�a a pensar que Celso identific� al agente de la rabia como un virus en el sentido moderno del t�rmino. Sin embargo, es importante hacer notar que Celso utiliz� el t�rmino virus para denotar al agente causal de la rabia, mientras que en el mismo texto utiliz� la palabra venenum para describir la ponzo�a de las serpientes. Es probable que tal distinci�n no haya sido accidental, sobre todo si consideramos que el t�rmino latino virus puede significar veneno o tambi�n l�quido viscoso. Por lo tanto, quiz� Celso estaba advertido de que el agente de la rabia era transmitido por medio de la saliva viscosa del perro rabioso.

Despu�s de Celso, el t�rmino virus se utiliz� durante siglos en forma casual como sin�nimo de ponzo�a o veneno, hasta que a finales del siglo XVIII adquiri� claramente el significado de un agente infeccioso, debido a la creciente advertencia general de que existen muchas enfermedades contagiosas y transmisibles. La gradual aceptaci�n del t�rmino virus en la literatura m�dica corri� paralela con el desarrollo de los conceptos de infecci�n y contagio, los cuales deben su origen al estudio de una enfermedad tambi�n de naturaleza viral, pero que, a diferencia de la rabia, ha tenido enorme influencia sobre el curso de la historia social y pol�tica de la humanidad: la viruela.

En t�rminos de la devastaci�n causada en las sociedades medievales, la viruela es solamente comparable con la peste bub�nica. Sin embargo, la historia temprana de la viruela presenta grandes dificultades para el historiador de la medicina, ya que, a diferencia de la rabia, es muy dif�cil establecer un diagn�stico diferencial entre la viruela y otras enfermedades eruptivas de tipo febril, como el sarampi�n, la varicela o la escarlatina, a partir de las descripciones proporcionadas por los cronistas de la Antig�edad. Pero no cabe duda de que los conquistadores espa�oles contaron con un inesperado, silencioso y mortal aliado que contribuy� notablemente al �xito de Cort�s y a la pronta ca�da de Tenochtitl�n. Un soldado de la expedici�n de P�nfilo de Narv�ez arrib� a M�xico enfermo de viruela, enfermedad hasta entonces desconocida en Mesoam�rica. La falta de inmunidad natural a la viruela permiti� que �sta se extendiera r�pidamente entre la poblaci�n ind�gena con desastrosas consecuencias para la misma. En pocas semanas miles de ind�genas sucumbieron a la viruela; recordemos que el propio Cuitl�huac, pen�ltimo emperador azteca, falleci� por causa de esta enfermedad. Recientes estimaciones epidemiol�gicas han llevado a postular que durante los primeros veinticinco a�os posteriores a la Conquista m�s de un tercio de la poblaci�n ind�gena sucumbi� a la viruela. Es probable que tal devastaci�n natural haya contribuido en forma radical al establecimiento del r�gimen colonial, explicando tambi�n en parte por qu� imperios tan poderosos y organizados como el azteca y el inca fueron borrados del mapa, sin mayor oposici�n, en unos cuantos a�os.

Durante los siglos XVII y XVIII ocurrieron en Europa severas epidemias de viruela, posiblemente debidas a la aparici�n de nuevas cepas del virus. M�dicos y sabios que testimoniaron estas epidemias pudieron darse cuenta de que alg�n factor esencial era transmitido de persona a persona y de casa en casa. En la antigua China, mucho antes de nuestra era, ocurrieron los primeros intentos para proteger a los individuos contra la viruela. As�, los chinos desarrollaron la pr�ctica conocida como variolaci�n, la cual consiste en la inoculaci�n de individuos sanos con fluidos obtenidos de las ves�culas eruptivas de las personas afectadas por casos leves de viruela. En 1721, Mary Worfley Montagu, esposa del embajador brit�nico en Turqu�a, introdujo la variolaci�n en Gran Breta�a. Dicho procedimiento resultaba muy peligroso, ya que con frecuencia los individuos inoculados desarrollaban la enfermedad y mor�an a consecuencia de ella, en lugar de ser protegidos contra la viruela. Los problemas causados por las severas epidemias de viruela y la controversia en relaci�n con la variolaci�n fueron la base de mucha bibliograf�a m�dica producida en el siglo XVIII. Algunos autores se permitieron especular sobre la naturaleza del agente transmisible causa del contagio, al cual se denomin� virus cada vez con mayor frecuencia.

En 1730, Thomas Fuller public� un peque�o libro sobre las fiebres eruptivas (que incluyen la viruela). Ah� escribi�: "La forma principal y m�s com�n de contraer las fiebres contagiosas, como la viruela y el sarampi�n, es por medio de infecci�n, o sea, recibiendo a trav�s del aliento o de los poros de la piel los corp�sculos virosos peculiares a la crianza de dichas enfermedades."

Por su parte, Angelo Gatti, el gran precursor de Jenner, public� sus reflexiones sobre la variolaci�n en 1764. Sus observaciones en relaci�n con la naturaleza de la infecci�n y con la necesidad de encontrar un m�todo para atenuar "el virus varioloso", fueron de car�cter prof�tico. Sin embargo, Gatti muri� en enero de 1798, antes de haber podido conocer el modesto panfleto publicado en el mismo a�o por el m�dico brit�nico Edward Jenner, en el cual comunicaba su descubrimiento de que la inoculaci�n con el virus de la vacuna (o sea, con los fluidos obtenidos de las lesiones de la viruela bovina), era capaz de prevenir la infecci�n de la viruela en seres humanos. El descubrimiento de la vacuna es uno de los sucesos m�s importantes no s�lo en la historia de la medicina, sino tambi�n en la historia de las sociedades humanas. A pesar de este descubrimiento, se requirieron casi doscientos a�os para lograr la erradicaci�n de la viruela.

A principios del siglo XIX, el t�rmino virus se encontraba bien establecido en la bibliograf�a m�dica, aunque era utilizado para describir una gran variedad de agentes infecciosos. Este uso persisti� durante toda la �poca del surgimiento de la bacteriolog�a m�dica, o sea, los primeros dos tercios del siglo XIX. Claude Bernard erigi� una infraestructura para la medicina experimental, apoyada en la tradici�n filos�fica de Descartes y Pascal. Por ejemplo, Bernard cit� los resultados obtenidos a trav�s de la simple observaci�n en el caso de la garrapata y su relaci�n con enfermedades de la piel. Seg�n Bernard, la misma metodolog�a aplicada en la observaci�n directa de las garrapatas pod�a ser aplicada para explorar la validez de las teor�as que presum�an la existencia de ...el virus, una criatura de la raz�n. As�, Claude Davaine empez� en 1860 a utilizar una combinaci�n de experimentaci�n y observaci�n para rastrear aquello a lo cual se refiri� sucesivamente como el virus, el agente t�xico y finalmente, el bacteridium del �ntrax. A falta de filtros artificiales adecuados, Davaine demostr� la diferencia entre sangre infectada y no infectada por el �ntrax, utilizando como filtro la placenta del cerdo. Sin embargo, en algunos experimentos de Davaine el agente del �ntrax era capaz de atravesar el filtro placentario. Robert Koch descubri� en 1876 que el bacilo del �ntrax a veces forma peque�as esporas capaces de atravesar la membrana placentaria.

Mientras tanto, Chauveau empez� a trabajar en la identificaci�n del agente de la viruela, utilizando m�todos de filtraci�n. Pero no pudo obtener resultados definitivos, por lo cual fue el primero en hacer una distinci�n entre enfermedades virulentas, causadas por virus, y enfermedades contagiosas, en las cuales era transmitido un microbio o par�sito bien conocido. Por lo tanto, el t�rmino virus fue restringido a denotar una misteriosa entidad infecciosa capaz de ejercer su efecto patog�nico solamente por medio de la asociaci�n en soluci�n de ciertos elementos o part�culas de naturaleza desconocida. Chauveau identific� estos cuerpos elementales (granulations �l�mentaires) como el origen de la actividad patog�nica, introduciendo as� un t�rmino que sobrevivir�a durante d�cadas.

En los a�os 1865-1866, ocurri� en la Gran Breta�a un desastroso brote de una enfermedad llamada ictericia hem�tica bovina o peste del ganado, la cual extermin� una gran cantidad de animales. El m�dico John Gamgee hab�a urgido, sin �xito, a las autoridades para que impusieran una cuarentena y programas de matanza controlada para evitar la diseminaci�n de la enfermedad. A ra�z de su fracaso, Gamgee abandon� el pa�s no sin antes publicar un libro con sus observaciones sobre esta enfermedad; ah� escr�bi�:

Al igual que la mayor�a de las ponzo�as animales, el virus de la peste del ganado se reproduce con maravillosa rapidez en los cuerpos de los animales enfermos, de los cuales es tambi�n liberado. Tanto el aliento de la res enferma aspirado por un animal sano, como lo productos s�lidos de la enfermedad, parecen tener la capacidad de inducir el padecimiento y los ant�dotos son aplicados demasiado tarde cuando se intenta alcanzar la ponzo�a presente en el sistema animal. No conozco ning�n ant�doto capaz de ser usado internamente en los animales enfermos... Me temo que nunca lograremos alcanzar el virus una vez que �ste se encuentra en el animal vivo.

Tales palabras desalentadas merecen ser recordadas considerando los escasos avances logrados hasta la fecha en el tratamiento de las enfermedades virales.

La etiolog�a u origen del �ntrax fue cabalmente entendida gracias al advenimiento de una herramienta que se volvi� invaluable en los estudios bacteriol�gicos, misma que dio lugar al surgimiento a fines del siglo XIX del concepto de virus como entidad filtrable. Al parecer, placas de cer�mica blanca no esmaltada y conectadas a una bomba de vac�o capaz de ejercer succi�n fueron utilizadas en trabajos bacteriol�gicos por primera vez en 1870, por Edwin Klebs. Seis a�os despu�s, Louis Pasteur utiliz� para el mismo prop�sito filtros hechos con la llamada goma de Par�s. As�, Pasteur, en colaboraci�n con Joubet, aisl� el bacilo del �ntrax y adopt� la palabra microbio inventada por S�edillot en 1878, de manera que Pasteur declar�: todo virus es un microbio, haciendo caso omiso de la distinci�n hecha por Chauveau entre enfermedades virulentas y enfermedades contagiosas. A partir de entonces y a trav�s del trabajo pionero sobre las vacunas contra el �ntrax, el c�lera aviario y la rabia, Pasteur y todos aquellos involucrados en estudios patol�gicos utilizaron el termino virus para denotar cualquier agente infeccioso (ya fuera o no fuera �ste de naturaleza bacteriana) capaz de producir inmunidad despu�s de la convalecencia del organismo afectado por el propio agente infeccioso.

Pasteur busc� afanosamente y en vano el agente causal de la rabia. Sin embargo, no existe evidencia de que haya sospechado que dicho agente era esencialmente diferente de los otros microbios pat�genos que hab�a logrado caracterizar a lo largo de su vida. En 1897, dos disc�pulos de Robert Koch encabezaron un estudio sobre el origen de la fiebre aftosa del ganado vacuno. Dichos investigadores demostraron que el agente causal de esta enfermedad era de naturaleza filtrable, o sea, capaz de atravesar los filtros bacteriol�gicos m�s finos disponibles en aquel entonces. Loeffler y Frosch observaron que este agente filtrable pod�a ser pasado de un animal a otro a pesar de que cada pasaje implicaba una gran diluci�n en la concentraci�n del propio agente filtrable. Por lo tanto, Loeffler y Frosch llegaron a la conclusi�n de que el agente infeccioso pod�a reproducirse en los animales infectados, descart�ndose de esta manera la posibilidad de que se tratara de una toxina, y concluyeron que se trataba de un microbio muy peque�o. No es de sorprender que los bacteri�logos m�dicos se negaran a buscar una explicaci�n que estaba por fuera del concepto de microbio pat�geno. Por otra parte, es notable que un microbi�logo bot�nico fuera capaz de sugerir, unos cuantos meses despu�s de haberse publicado los resultados de Loeffler y Frosch, una explicaci�n que finalmente result� correcta en relaci�n con estudios y observaciones similares realizados respecto al agente causal de una enfermedad vegetal conocida como mosaico del tabaco.

b) EL VIRUS DEL MOSAICO DEL TABACO

A finales del siglo XIX, los �xitos de la microbiolog�a m�dica hab�an establecido s�lidamente la teor�a de que las enfermedades infecciosas son causadas por g�rmenes microsc�picos que pod�an ser cultivados en medios nutritivos especiales y aislados por medio de filtros muy finos capaces de retener dichos microorganismos. Sin embargo, en 1892 el ruso Dimitri Ivanovski demostr� que el agente causal de la enfermedad vegetal conocida como mosaico del tabaco era capaz de pasar a trav�s de los filtros a prueba de bacterias y no pod�a ser observado bajo el microscopio ni cultivado en medios artificiales. Estos resultados hicieron a Ivanovsky especular que el mosaico del tabaco era causado por un germen productor de toxinas las cuales pod�an atravesar el filtro bacteriol�gico. En 1898, el holand�s Martinus Beijerinck realiz� experimentos m�s rigurosos, los cuales demostraron que el agente del mosaico del tabaco pasaba a trav�s de filtros de porcelana y era capaz de multiplicarse en los tejidos de las plantas infectadas, hecho que descartaba la posibilidad de que se tratara de una toxina. Beijerinck denomin� Contagium vivum fluidum al agente del mosaico del tabaco. En aquel entonces, el concepto de macromol�cula no exist�a todav�a, y las substancias eran divididas b�sicamente en dos grupos; las substancias corpusculares o particuladas, suspendidas en los fluidos circundantes, como las bacterias y los gl�bulos rojos, y las substancias disueltas o solubles, mol�culas de bajo peso molecular.

Para Beijerinck era de la mayor importancia establecer si el virus era disuelto o corpuscular. Apoy�ndose en la observaci�n de que el virus era capaz de atravesar filtros a prueba de bacterias, Beijerinck concluy� que deb�a tratarse de una substancia disuelta o soluble y, por lo tanto, de naturaleza molecular, quiz� soluble en agua y capaz de replicarse, pero solamente cuando se encontraba incorporada al protoplasma de la c�lula viva infectada. Las conclusiones de Beijerinck resultaron sorprendentemente cercanas al moderno concepto de virus; sin embargo, tambi�n resultaron ser demasiado avanzadas para su tiempo y encontraron poca aceptaci�n entre los pat�logos de principios del siglo. A pesar de esto, en los primeros a�os del siglo XX diversos investigadores descubrieron otros agentes infecciosos filtrables, capaces de producir enfermedades en animales, y gradualmente el t�rmino virus, en principio usado por los m�dicos de la antigua Roma para designar cualquier veneno de origen animal, pas� a denominar estos reci�n descubiertos agentes infecciosos filtrables. En 1908, dos pat�logos daneses informaron haber transmitido la leucemia (un tumor caracterizado por una desmedida proliferaci�n de los gl�bulos blancos de la sangre) a pollos, por medio de un filtrado libre de c�lulas. Peyton Rous descubri� en 1911 que algunos tumores s�lidos, conocidos como sarcomas de los pollos, pod�an ser transmitidos a pollos sanos por medio de un filtrado obtenido a partir de c�lulas tumorales. Sin embargo, estos primeros indicios de la asociaci�n entre los virus y el c�ncer permanecieron ignorados por muchos a�os.

c) EL BACTERI�FAGO

En 1915, el ingl�s F. Twort public� un art�culo en la revista m�dica The Lancet, en el cual describi� un curioso fen�meno observado en ciertos cultivos de micrococos bacterianos que despu�s de incubaciones prolongadas desarrollaban regiones transparentes, las cuales examinadas al microscopio mostraban la ausencia de c�lulas bacterianas y la presencia de min�sculos gr�nulos cristalinos. El material cristalino pod�a ser pasado por filtros de porcelana y una gota de ese filtrado era suficiente para destruir (lisar) un nuevo cultivo de micrococos. Twort sugiri� que el fen�meno pod�a ser explicado por la existencia de un virus bacteriano o por la producci�n de una enzima bacteriana capaz de degradar a las propias bacterias.

En 1917, F�lix d'Herelle observ� un fen�meno similar en cultivos del bacilo de la disenter�a y demostr� que era posible usar cultivos de este bacilo utilizando filtrados obtenidos a partir de heces fecales. F�lix d'Herelle opt� inmediatamente por la explicaci�n de que era un virus la causa de este fen�meno y, debido a que el supuesto virus era incapaz de multiplicarse, excepto a expensas de bacterias vivas, D'Herelle decidi� llamarlo bacteri�fago (devorador de bacterias).

Durante los a�os veinte la definici�n del virus se basaba en conceptos puramente negativos: no pod�an ser vistos al microscopio, no pod�an ser cultivados en medios artificiales, y adem�s no eran retenidos por los filtros a prueba de bacterias. Sin embargo, las observaciones de D'Herelle permitieron la preparaci�n de grandes cantidades de bacteri�fagos (fagos ser� el t�rmino utilizado en adelante), a partir de la lisis de bacterias cultivadas en medios l�quidos. Estos lisados pod�an ser utilizados para infectar otros cultivos. El propio D'Herelle observ� que cultivos de bacterias en medio s�lido infectados con lisados que conten�an fagos, mostraban "claros" o placas en la, por otra parte, uniforme capa de bacterias; el n�mero de estas placas era inversamente proporcional a la diluci�n del lisado con fagos a�adido a dicho cultivo. Por lo tanto, el t�tulo de una suspensi�n de fagos pod�a ser estimado en t�rminos de unidades formadoras de placas (u.f.p.). De acuerdo con esto, si cada part�cula viral presente en la preparaci�n infectante da origen a una placa, entonces la eficiencia de plaqueo (e.p) es igual a la unidad. Muchos a�os despu�s, este m�todo ser�a modificado y aplicado al ensayo de los virus de plantas y animales. De hecho, uno de los avances m�s importantes en el estudio de los virus animales consisti� en el ensayo en placa dise�ado por Renato Dulbecco en 1952. En este caso, una suspensi�n de c�lulas animales es colocada en una caja de Petri; las c�lulas se adhieren y crecen a lo largo y ancho de la superficie de vidrio u otro material s�lido, hasta que forman una monocapa de c�lulas Entonces se elimina el medio de cultivo y se a�ade una suspensi�n viral diluida. Despu�s de una breve incubaci�n que permite que las part�culas virales se adhieran (adsorban) a las c�lulas, se elimina el exceso de in�culo viral y se a�ade una capa de agar nutritivo que cubre las c�lulas. Despu�s de una incubaci�n que puede durar varios d�as, las c�lulas son te�idas por medio de un colorante vital que solamente penetra en las c�lulas vivas, de manera que las muertas por causa de la infecci�n viral permanecen incoloras y se manifiestan como placas deste�idas en la monocapa de c�lulas te�idas.

Retomando a D'Herelle y los fagos, este investigador cre�a que la part�cula infectante (fago) se multiplicaba dentro de la bacteria y que su progenie era liberada despu�s de la lisis de la bacteria hospedera. En 1939, Ellis y Delbr�ck realizaron experimento conocido como "curva de crecimiento en un solo paso", el cual constituy� una s�lida prueba en apoyo de la hip�tesis de D'Herelle (figura I.1.). Sin embargo, persist�a una controversia en cuanto a si el crecimiento intracelular del fago introduc�a la lisis de la bacteria o en realidad dicha lisis bacteriana era un fen�meno secundario sin relaci�n directa con el crecimiento del fago. Experimentos realizados por Delbr�ck resolvieron esta controversia y demostraron que en la lisis de las bacterias infectadas participan factores tanto dependientes como independientes de la infecci�n viral. Cuando la infecci�n ocurre a baja multiplicidad, o sea, cuando la relaci�n fago/bacteria no es mayor de 2, el fago penetra la bacteria, se multiplica e induce la lisis de la c�lula bacteriana. Sin embargo, cuando la infecci�n ocurre en altas multiplicidades, o sea, cuando hay un exceso de part�culas infectantes, la lisis bacteriana se debe principalmente a un debilitamiento de la pared celular causado por el exceso de fagos adsorbidos a dicha pared.

FIGURA I.1. Diagrama de la curva de multiplicaci�n en un solo paso (o escal�n) del bacteri�fago T2.

La primera purificaci�n de un virus fue lograda por Max Schlesinger en 1933 utilizando una t�cnica conocida como centrifugaci�n diferencial, la cual se basa en el hecho de que en un tubo de ensayo sometido a la acci�n de una fuerza centr�fuga las part�culas m�s pesadas sedimentan a menor velocidad que las part�culas ligeras. De esta manera es posible separar los fagos de los restos de las c�lulas bacterianas. El an�lisis qu�mico de los fagos purificados demostr� que est�n compuestos por prote�nas y �cidos nucleicos en proporciones casi iguales.

d) LA NATURALEZA QU�MICA Y MOLECULAR DE LOS VIRUS

En 1935 el qu�mico Wendell Stanley pudo aislar el virus causante del mosaico del tabaco y purificarlo en forma cristalina. Este hecho represent� la cristalizaci�n de un material biol�gico supuestamente vivo y, por lo tanto, tuvo un enorme impacto desde el punto de vista filos�fico, pues llev� al cuestionamiento de los conceptos establecidos respecto a la naturaleza y propiedades de los seres vivos. En 1937 Bawden y Pirie lograron la total purificaci�n del virus del mosaico del tabaco y demostraron que estaba compuesto por prote�na y �cido ribonucleico (ARN). Esto ocurri� en una �poca en que todav�a no se conoc�a la naturaleza del material gen�tico. Ya en 1928 Fred Griffith hab�a descubierto que cepas no patog�nicas de neumococos bacterianos, conocidas como cepas R, pod�an ser transformadas a la variedad patog�nica S cuando eran incubadas en presencia de un extracto libre de c�lulas obtenido a partir de neumococos S que hab�an sido "muertos" (o sea, inactivados) por tratamiento t�rmico. En 1944, Avery, Mac Leod y Mc Carty informaron que el �cido desoxirribonucleico (ADN) obtenido a partir de neumococos S, era el �nico factor capaz de transformar a los neumococos R y volverlos patog�nicos.

Sin embargo, la ortodoxia cient�fica se�alaba a las prote�nas como posibles constituyentes del material gen�tico. En aquel entonces era una opini�n generalizada que los �cidos nucleicos carec�an de la versatilidad estructural necesaria para satisfacer el complicado papel atribuido a los hipot�ticos genes. Fue en 1952 cuando Hershey y Chase demostraron sin lugar a dudas que la informaci�n gen�tica reside en los �cidos nucleicos. Para esto utilizaron al bacteri�fago T2, que usualmente infecta a la bacteria Escherichia coli. En primer lugar, Hershey y Chase crecieron el fago en cultivos de E. coli, en los cuales el medio de cultivo hab�a sido suplementado con azufre o f�sforo radiactivos (³⁵S y ³²P). El f�sforo radiactivo sirvi� para marcar exclusivamente el ADN presente en los fagos reci�n sintetizados por las bacterias infectadas, mientras que el azufre permiti� marcar la prote�na asociada con las nuevas part�culas virales. Posteriormente, estos fagos radiactivos fueron utilizados para infectar otros cultivos de E. coli, permitiendo que los fagos se adsorbieran a las bacterias. Despu�s de una corta incubaci�n, estas suspensiones de fagos y bacterias fueron sometidas a intensa agitaci�n para interrumpir la asociaci�n entre fagos y bacterias. La suspensi�n resultante fue centrifugada de manera que las bacterias sedimentaron en el fondo de los tubos de ensayo y las part�culas virales permanecieron en el l�quido sobrenadante. Ambas fracciones (sedimento y sobrenadante) fueron analizadas en su contenido de radiactividad. El resultado indic� que la mayor parte del ³²P hab�a penetrado en las bacterias, mientras que casi todo el ³⁵S hab�a permanecido en el sobrenadante. Por otra parte, a pesar de este tratamiento, las bacterias fueron capaces de producir nuevas part�culas virales, las cuales conten�an un alto porcentaje de ³²P y casi nada de ³⁵S. Estos resultados indicaron que solamente el ADN viral penetra en las bacterias y que este �cido nucleico es suficiente para causar una infecci�n productiva en dichas bacterias.

La prote�na de la cubierta viral no es necesaria para producir la infecci�n debido a que no contiene la informaci�n gen�tica. Sin embargo, esta prote�na es necesaria para proteger el �cido nucleico y para permitir la adsorci�n del virus a las c�lulas. El experimento mencionado sirvi� para demostrar que el �cido nucleido constituye el material gen�tico. (figura I.2.)

 

Figura I.2. El experimento de Hershey y Chase.

En 1956, Gierer y Schramm purificaron el �cido nucleico del virus del mosaico del tabaco (VMT), y demostraron que ARN viral purificado pod�a ser infeccioso si se tomaban las precauciones necesarias para protegerlo de ser inactivado por la acci�n de enzimas capaces de degradar �cido ribonucleico. Experimentos previos hab�an demostrado que las part�culas de VMT pod�an ser disociadas en prote�na y ARN, ambos componentes pod�an ser reasociados en el tubo de ensayo para formar part�culas virales infectivas por completo y morfol�g�camente maduras. Bas�ndose en esta observaci�n, Frankel Conrat y Singer procedieron a disociar dos cepas diferentes de VMT. El ARN obtenido de una cepa fue reasociado con la prote�na obtenida de la otra cepa y viceversa, originando part�culas h�bridas, las cuales fueron usadas para infectar plantas de tabaco. En todos los casos, las plantas infectadas dieron origen a progenies virales que correspond�an al tipo del ARN presente en el h�brido infectante (figura 1.3).

Al igual que todos los organismos, los virus pueden generar mutantes en el transcurso de su ciclo de crecimiento; estas mutaciones pueden afectar el tipo de placa formada por la infecci�n viral en los cultivos infectados, el rango de hospederos susceptibles de ser infectados por el virus e incluso las propiedades fisicoqu�micas del virus. Un problema asociado con las mutaciones consiste en que varias de �stas pueden ser de tipo letal, o sea, bloquean totalmente la capacidad de replicaci�n del virus y por lo tanto no pueden ser detectadas. Sin embargo, en 1963 Epstein y Edgar descubrieron un tipo muy particular de mutantes virales que ahora son conocidos como "mutantes letales condicionales". Una clase de estos mutantes est� constituida por los mutantes sensibles a la temperatura. Estos virus mutantes son capaces de crecer a una cierta temperatura, la temperatura permisiva, pero no pueden hacerlo a una m�s alta, la temperatura restrictiva misma temperatura que no afecta el crecimiento de virus normales. Otra clase de mutantes condicionales est� constituida por los mutantes �mbar, los cuales no pueden crecer en ciertas cepas celulares llamadas no permisivas, mientras que s� pueden hacerlo en cepas celulares permisivas. Tambi�n se han descrito otros tipos de mutantes condicionales sensibles al fr�o, los cuales se comportan a la inversa de los mutantes termosensibles anteriormente descritos.

Figura I.3. El experimento de Frankel-Conrat y Singer que demostr� que el ARN es el material gen�tico del virus del mosaico del tabaco (VMT).

Los virus constituyen part�culas extremadamente peque�as cuyo tama�o var�a m�s o menos entre 20 y 300 nan�metros (nm).* Por lo tanto, los virus s�lo pueden ser observados bajo el microscopio electr�nico. En muchos casos los virus infectan a la c�lula hospedera por medio de interacci�n directa entre la c�lula y la part�cula viral, pero en otros casos los virus son transmitidos por medio de un agente animal o vegetal que act�a como vector intermediario entre el virus y su hospedero final. Las c�lulas que hospedan al virus contienen ambos tipos de �cido nucleico (ADN y ARN), mientras que los virus contienen solamente un tipo de �cido nucleico, el cual ser� ADN o ARN seg�n el tipo de virus en particular. El virus se reproduce totalmente a partir de su material gen�tico constituido por el �cido nucleico, mientras que la c�lula hospedera se reproduce a partir de la suma integral de sus componentes. El virus nunca se origina directamente a partir de un virus preexistente, mientras que toda nueva c�lula se origina de manera directa de una c�lula madre. Los componentes de un virus son sintetizados en forma independiente y son ensamblados posteriormente para formar una part�cula viral madura. En cambio, el crecimiento de las c�lulas consiste en un aumento de todos sus componentes sin que la c�lula pierda en ning�n momento su integridad. Los virus dependen de la maquinaria metab�lica y sint�tica presente en la c�lula hospedera para poder sintetizar el �cido nucleico y las prote�nas virales.

Figura I.4. Diagrama que muestra el tama�o relativo y las formas de diferentes tipos de virus. (a) Poxvirus (vacuna). (b) Poxvirus (dermatitis pustular). (c) Rabdovirus. (d) Virus de la parainfluenza (parotiditis). (e) Bacteri�fago. (g) Herpesvirus. (h) Adenovirus. (i) Virus de la influenza. (j) Virus de la papa. (k) Virus del mosaico del tabaco. (l) Polioma/papiloma virus. (m) Virus del mosaico de la alfalfa. (n) Virus de la polio. (o) Fago ØX174.

Figura I.5. Diagrama que ilustra la terminolog�a utilizada para describir los virus con simetr�a helicoidal (izquierda) y con simetr�a icosa�drica (derecha).

Existe una terminolog�a bien establecida para describir los diferentes componentes y estructuras de los virus. Una part�cula viral completa e infectiva es denominada viri�n. En el caso de los virus con morfolog�a icosa�drica, la cubierta de prote�na es conocida como la c�pside que a su vez est� compuesta de unidades morfol�gicas o caps�meras. La c�pside rodea un centro compuesto de �cido nucleico y prote�nas. La c�pside y el centro forman en conjunto la nucleoc�pside. Ejemplos de virus icosa�dricos son el virus de la poliomielitis y el bacteri�fago ØXI74. Otros virus tienen aspecto de bastones o cilindros. En tales viriones el �cido nucleico est� rodeado por una c�pside cil�ndrica cuya estructura helicoidal puede ser resuelta bajo el microscopio electr�nico. Ejemplos de viriones helicoidales son el virus del mosaico del tabaco y el bacteri�fago M13. En viriones de morfolog�a m�s compleja, la nucleoc�pside est� rodeada por una laxa envoltura membranosa. Dichos viriones tienen forma relativamente esf�rica, pero son muy pleom�rficos (multiformes) debido a que la envoltura no es r�gida. Ejemplo de virus icosa�dricos con envoltura son los herpesvirus. En el caso de los virus helicoidales con envoltura como el virus de la influenza, la nucleoc�pside est� enrollada dentro de la envoltura. En viriones cuya estructura es todav�a mas compleja, como en el caso del virus de la viruela, no es posible identificar una sola c�pside, ya que este tipo de virus tiene varias cubiertas alrededor del �cido nucleico. Las envolturas virales tienen caracter�sticas similares a las de las membranas celulares debido a que tales envolturas se derivan de la membrana de la c�lula hospedera durante los estadios finales de la infecci�n viral. Por lo tanto, las envolturas virales son ricas en l�pidos (grasas) y prote�nas, algunas de las cuales forman complejos con diferentes tipos de carbohidratos (az�cares), constituyendo las llamadas glicoprote�nas. Los carbohidratos asociados a las prote�nas tienden a protuir de la envoltura viral y a veces es posible reconocerlos bajo el microscopio electr�nico en forma de espigas presentes en la superficie externa del viri�n. Las figuras 1.4 y 1.5 dan una idea general de las diversas morfolog�as y componentes estructurales de los virus.

    

     

FIGURA I.6. Estructura de las bases p�ricas y pirim�dicas.

Figura I.7. Estructura de algunos ribonucle�tidos.