Por Mario Castro Ponce, Manuel de León y Antonio Gómez Corral.- Esta entrada fue publicada en el blog Matemáticas y sus fronteras , el día 11 de abril de 2020.

“Un virus es simplemente una mala noticia envuelta en proteínas”, Jean y Peter Medawar, biólogos, 1977

Con la Covid-19 nos encontramos ante una amenaza no tan desconocida, que ya nos ha tocado combatir y que no será la última en poner en peligro nuestra forma actual de vida. A pesar de la incertidumbre ante Covid-19, conocemos al enemigo bastante más que los atenienses o los europeos de la Edad Media.

 

Aunque las enfermedades causadas por virus han azotado la humanidad, la verdad es que los virus no son conocidos como entidades biológicas hasta finales del siglo XIX. La palabra virus se refería más bien a veneno o sustancia nociva. En 1884, el microbiólogo francés Charles Chamberland inventó un filtro con poros de diámetro inferior al de las bacterias, de manera que este filtro dejaba pasar a los virus. Este filtro, conocido hoy como filtro de Chamberland-Pasteur, permitió al biólogo ruso Dimitri Ivanovski en 1892 demostrar que los extractos de hojas molidas de plantas infectadas – con lo que hoy llamamos virus causante del mosaico del tabaco – seguían siendo infecciosos después de ser filtrados. Pero hubo que esperar a 1899, cuando el microbiólogo neerlandés Martinus Beijerinck, repitiendo el trabajo de Dimitri Ivanovski, propuso que existían entes, que llamó virus, más pequeños que las bacterias.

No obstante, hasta la invención del microscopio electrónico en 1931, por los ingenieros alemanes Ernst Ruska y Max Knoll, no se pudieron obtener las primeras imágenes de los virus. A partir de ese momento, se ha podido fotografiar en detalle a los virus y descubrir así qué aspecto tiene “el enemigo”. Hoy en día se han descubierto algunos virus que se pueden ver incluso con el microscopio óptico, llamados genéricamente megavirus, y que pueden llegar a tener un gran tamaño, ¡0,8 micras de diámetro! No sabemos cómo habría discurrido la historia de la Medicina si se hubiese visto este tipo de virus en el siglo XIX.

El aspecto del enemigo

Una de las primeras nociones sobre los virus es que no pueden ser considerados organismos vivos, carecen de orgánulos celulares y necesitan de las células para reproducirse. Su estructura es material genético (ARN) encerrado en una envoltura (cápside) que a veces, como ocurre con los coronavirus, lleva otra envoltura externa constituida por lípidos (membrana lipídica), de ahí la recomendación del uso de agua y jabón que arrastra esa última envoltura. Su tamaño oscila entre 10 y 100 nanómetros, por eso sólo son visibles con el microscopio electrónico.

Los virus suelen presentar simetrías:

Simetría icosaédrica: la cápside presenta la forma de un poliedro regular, un icosaedro, cuyas caras son triángulos equiláteros. Este es el caso del virus de la rubeola o el de la hepatitis.

Simetría helicoidal o cilíndrica: los capsómeros están dispuestos verticalmente en torno a un eje y pueden presentar o no envoltura, como el virus de la gripe o el del mosaico del tabaco.

Simetría compleja: los capsómeros presentan una cabeza en forma de prisma hexagonal, unida a una cola en forma de hélice o muelle y finalizan en una capa de anclaje con varillas rígidas. Es decir, en ella se combinan elementos con simetría icosaédrica con otros con simetría helicoidal.

La estructura simétrica de los virus permite su coagulación, como si se tratara de materia no viva, y además permite su acoplamiento a una célula desde cualquier ángulo. Esta estructura ya fue debatida por F.H.C. Crick y J.D. Watson en 1956, quienes postularon que las envolturas de los virus se construían empaquetando bloques idénticos, conduciendo a solo algunas posibilidades geométricas, de ahí las simetrías observadas, como después probaron Donald Caspar y Aaron Klug en 1962.

Fijémonos en los coronavirus. Son una amplia familia de virus, que incluye a algunas variedades del catarro común, y otras más letales como el SARS-CoV y el MERS-CoV surgidos en 2003 y 2012, respectivamente. La terminología SARS proviene de Severe Acute Respiratory Syndrome y MERS de Middle East Respiratory Syndrome. En efecto, provocan afecciones respiratorias que en algún caso pueden ser mortales.

Y ahora tenemos al nombrado SARS-CoV-2 y la enfermedad asociada a él, COVID-19 (Coronavirus disease 2019), donde esta distinción es similar a la que existe entre VIH (el virus) y SIDA (la enfermedad). Los coronavirus están hechos de ARN, poseen una envoltura esférica que incluye unas espículas como una corona, de ahí el nombre de estos tipos de virus. Las espículas están distribuidas simétricamente y son las que permiten al virus abrirse camino por las membranas de las células y atacar a éstas desde cualquier ángulo.

Los virus suelen entrar en las células en el interior de pequeñas cápsulas (fagosomas o endosomas) que los atrapan. Los virus aprovechan la bajada sistemática del pH en el interior de estas cápsulas para cambiar su estructura espacial e inyectar su material genético en la célula. Cuando eso ocurre, ya es cuestión de tiempo que secuestren la maquinaria celular para ponerla a su servicio y autoreplicarse.

A la espera de una vacuna, los tratamientos antivirales persiguen atacar uno o varios frentes: evitar la entrada; evitar que escapen de los endosomas; o inhibir la replicación. Esa triple vía de ataque ha sido muy exitosa contra el SIDA y representa una de las esperanzas, a corto plazo, para paliar el tremendo impacto de COVID-19.

Cada día conocemos más al enemigo, para lo que usamos la ciencia. No olvidemos nunca este binomio inseparable: ciencia y conocimiento.