1. SESO DEL IES LAS CUMBRES. GRAZALEMA CIENCIAS DE LA NATURALEZA 1 ESO ORIGEN DE LOS VIRUS. VIRUS Y ENFERMEDADES. APLICACIONESOrigen de los virusLos virus no fosilizan y la mayora de los virus que han sido conservados y almacenados en loslaboratorios cuentan con menos de 90 aos de antigedad. Para determinar el origen y evolucin delos virus deben emplearse tcnicas de biologa molecular que se basan en el estudio de lassecuencias de ARN y ADN, as como en las relaciones entre los virus y sus huspedes a travs delmecanismo de la coevolucin. Hasta la fecha estos anlisis no han podido determinar cul de lasposibles hiptesis de origen es la correcta. Parece poco probable que todos los virus conocidosactualmente tengan un ancestro comn, probablemente distintas familias de virus hayan surgidoindependientemente a lo largo del tiempo por uno o ms mecanismos. Hiptesis de coevolucinLos virus podran haber surgido al mismo tiempo que aparecieron las primeras clulas sobre laTierra y derivaran de las primitivas molculas de protenas y cidos nucleicos. La cpsida de losvirus sera un logro evolutivo para proteger el material gentico en sus desplazamientos de unasclulas a otras, garantizando el xito de la infeccin. Hiptesis del origen celularAlgunos virus pueden haber evolucionado a partir de fragmentos de ADN o ARN que escaparonde los genes de las clulas de un organismo mayor. Al igual que en la hiptesis anterior, la cpsidade los virus sera un logro evolutivo por el que el material gentico se vera protegido en sudesplazamiento de una clula a otra. Hiptesis regresivaLos virus pueden haber sido alguna vez pequeas clulas que parasitaban a clulas ms grandes.Con el tiempo, los componentes no requeridos para su estilo de vida parasitaria se perdieron en unproceso de simplificacin conocido como evolucin regresiva.Los virus y las enfermedadesAlgunos ejemplos de enfermedades humanas y comunes causadas por virus son el resfriadocomn, la gripe, la varicela, el sarampin, las paperas y la rubola. Pueden causar enfermedadesgraves como el bola, el SIDA, la gripe aviar y el sndrome respiratorio agudo severo (SARS).Otras enfermedades causadas por virus son la poliomielitis, la hepatitis B, la hepatitis C, la fiebreamarilla, el dengue, la viruela (erradicada), etc. Algunas enfermedades se encuentran bajoinvestigacin para determinar si tienen un virus como agente causal, por ejemplo, el herpesvirushumano tipo 6 (HHV6) podra estar relacionado con enfermedades neurolgicas tales como laesclerosis mltiple y el sndrome de fatiga crnica. Tambin se investiga si el virus de Borna,causante de enfermedades neurolgicas en caballos, pudiera ser responsable de enfermedadespsiquitricas en los seres humanos. Adenovirus (Mastadenovirus) Virus de Norwalk (Calicivirus) Causan enfermedad respiratoria, sarpullido,A menudo es causa de gastroenteritis engastroenteritis, cistitis, conjuntivitiscruceros y hospitales 1

2. Coronavirus Virus bola (Filovirus)Virus con un halo o "corona, afecta Con forma filamentosa, produce fiebreprincipalmente a nios, ancianos y pacientes hemorrgica viralinmunocomprometidosMorbillivirusVirus sincicial respiratorio (Pneumovirus) Causa sarampin Causa infeccin del tracto respiratorio Parvovirus B19 (Erythrovirus) Papillomavirus Causa eritema infecciosa Infecta la piel, las mucosas OrthomyxoviridaeSimplexvirusVirus de la gripe Virus del herpes simple PoliovirusCausante de la polimielitis2 3. La capacidad relativa que tienen los virus para causar enfermedades se describe en trminos devirulencia. Los virus producen la enfermedad en el husped a travs de diferentes mecanismosdependiendo de la especie de virus, principalmente la lisis y la posterior muerte de la clula. En losorganismos pluricelulares, si mueren suficientes clulas, todo el organismo empezar a verseafectado.Los virus tambin pueden existir dentro de un organismo, relativamente, sin efectos. A esto se lellama estado latente y es una caracterstica de los herpesvirus incluyendo el virus del herpessimple que causa el herpes labial, el virus de Epstein-Barr que causa la fiebre glandular y el virusvaricela-zster que causa la varicela. El virus de la varicela, una vez superada la enfermedad,regresa en etapas posteriores de la vida como herpes zster.Algunos virus pueden causar infecciones crnicas y, a pesar de los mecanismos de defensa, seguirreplicndose en el cuerpo del husped. Esto es comn en las infecciones de hepatitis B y hepatitisC. Las personas infectadas crnicamente con el virus de la hepatitis B son reservorios, portadoresdel virus. Cuando hay una alta proporcin de portadores en una poblacin la enfermedad esendmica. EpidemiologaEs la rama de la ciencia mdica que se ocupa del estudio de la transmisin y el control de lasinfecciones virales en los seres humanos. La transmisin de los virus puede ser vertical uhorizontal.La transmisin vertical se produce de madre a hijo. Ejemplo; si una mujer es portadora del virusde la hepatitis B o del VIH y tiene un beb, nace infectado por el virus. Otro ejemplo: el virus dela varicela-zster causa infecciones relativamente leves a la madre, pero su transmisin verticalpuede ser fatal para el feto y los recin nacidos.La transmisin horizontal, mecanismo ms comn de propagacin de los virus, se produce deuna persona a otra:- A travs del intercambio de sangre o por actividad sexual: VIH, hepatitis B, hepatitis C- Por va bucal mediante el intercambio de saliva: Virus de Epstein-Barr.- Por alimentos o agua contaminados: Norovirus.- Por respiracin de los virus a travs de aerosoles: Gripe.- Por insectos vectores (mosquitos): Dengue.La tasa o velocidad de transmisin de las infecciones virales depende de factores que incluyenla densidad de poblacin, el nmero de individuos susceptibles o no inmunes, la calidad de laatencin mdica y las condiciones climticas. Epidemias y pandemiasLa enfermedad infecciosa que afecta a la vez a un gran nmero de personas de una ciudad o reginse llama epidemia. Si la epidemia afecta a muchos pases se llama pandemia.- Pandemias en la colonizacin de AmricaLas poblaciones nativas americanas fueron devastadas por las enfermedades contagiosas,especialmente la viruela, trada a Amrica por los colonizadores europeos. No est claro cuntosamericanos nativos murieron por las enfermedades despus de la llegada de Cristbal Coln, perose estima en cerca del 70% de la poblacin indgena. El dao causado por esta enfermedad ayudsignificativamente a los europeos para conquistar y desplazar a la poblacin nativa.Nia enferma de viruelaVirus de la viruela3 4. - Gripe espaolaLa pandemia de gripe de 1918, comnmente conocida como gripe espaola, fue una pandemia degripe de categora 5 causada por un inusualmente severo y mortal Virus de la gripe A. Lasvctimas a menudo eran adultos jvenes sanos, en contraste con la mayora de los brotes de gripe,que afectan principalmente a nios, ancianos, o pacientes debilitados. Dur desde 1918 a 1919.Las estimaciones clsicas consideran unos 40-50 millones de muertos, mientras que las msrecientes sugieren que pueden haber muerto hasta 100 millones de personas, o el 5% de lapoblacin mundial de 1918.Reconstruccin del virus de la gripe de 1918- SIDALa mayora de los investigadores cree que el VIH se origin en el frica subsahariana durante elsiglo XX. El VIH es ahora una pandemia, con una cifra estimada de 38,6 millones de personasinfectadas en todo el mundo. El Programa Conjunto de las Naciones Unidas sobre el VIH/SIDA(ONUSIDA) y la Organizacin Mundial de la Salud (OMS) estiman que el SIDA ha matado ams de 25 millones de personas desde que se reconoci por primera vez el 5 de junio de 1981,convirtindose en una de las epidemias ms destructivas de la historia. VIH Virus causante del SIDA- bolaVarios virus patgenos altamente letales son miembros de la familia Filoviridae. Son virusfilamentosos que causan fiebre hemorrgica viral e incluyen el Virus bola y el Virus deMarburgo. El virus de Marburgo atrajo la atencin de la prensa en abril de 2005 por un brote en Angola. El brote comenz en octubre de 2004, continu en 2005 y fue la peor epidemia decualquier tipo de fiebre hemorrgica viral.Virus bolaVirus de Marburgo 4 5. - Virus y cncerLos virus son una causa de cncer en los seres humanos y otras especies. Los principales virusasociados con cnceres humanos son: Virus del papiloma humano, causa del cncer de cuellouterino, piel, ano y pene. Virus de la hepatitis B y C, pueden inducir una infeccin viral crnicaque provoca cncer de hgado. Virus de Epstein-Barr, causa linfoma de Burkitt, linfoma deHodgkin, trastorno linfoproliferativo y carcinoma nasofarngeo. Virus linfotrpico T humano,causa paraparesia espstica tropical y leucemia de las clulas T en adultos. Virus herpes humano8 (VHH-8), causa sarcoma de Kaposi. Diagnstico en el laboratorioLas infecciones virales son confirmadas en el laboratorio por varios mtodos:- Crecimiento del virus en un cultivo celular a partir de una muestra tomada del paciente.- Deteccin de anticuerpos especficos del virus en la sangre.- Deteccin de antgenos (protenas) del virus en los tejidos y fluidos.- Deteccin del ADN y ARN viral.- Observacin de partculas virales con microscopios electrnicos. Prevencin y tratamientoComo los virus utilizan la maquinaria de una clula husped para reproducirse y residir dentro deellas, son difciles de eliminar sin matar a la clula husped. Los enfoques mdicos ms eficacespara combatir las enfermedades virales son las vacunas que proporcionan resistencia a lainfeccin, y los medicamentos antivirales que tratan los sntomas de las infecciones virales. Respuesta inmune del huspedLa primera lnea de defensa del organismo contra los virus es el sistema inmunitario innato queincluye las clulas y otros mecanismos que defienden al organismo de la infeccin. VacunasLa vacunacin es una forma barata y eficaz para la prevencin de las infecciones causadas por losvirus. Las vacunas se han utilizado para prevenir las enfermedades virales desde mucho antes aldescubrimiento de los virus. Su uso ha dado lugar a una drstica disminucin de la morbilidad(enfermedad) y mortalidad (muerte) asociada a infecciones virales como poliomielitis, sarampin,paperas y rubola. La viruela ha sido erradicada. En la actualidad se dispone de vacunas paraprevenir ms de trece infecciones virales en los seres humanos, y algunas ms se utilizan paraprevenir infecciones virales en animales.Las vacunas pueden consistir en virus vivos atenuados o en virus muertos, o en slo las protenasvirales (antgenos). Las vacunas vivas contienen formas debilitadas del virus que causa laenfermedad. Las vacunas vivas pueden ser peligrosas cuando se administran a las personasinmunodeficientes, puesto que en estas personas incluso el virus debilitado puede causar laenfermedad original.La biotecnologa y las tcnicas de ingeniera gentica se utilizan para producir vacunas desubunidades. Estas vacunas usan slo la cpsida de protenas del virus. La vacuna de la hepatitis Bes un ejemplo de este tipo de vacuna. Las vacunas de subunidades son seguras para pacientesinmunodeficientes, ya que no pueden causar la enfermedad. Medicamentos antiviralesDurante los ltimos veinte aos, el desarrollo de frmacos antivirales ha aumentado rpidamente,impulsado por la epidemia del SIDA. Los medicamentos antivirales son a menudo anlogos denucletidos (falsos nucletidos, los bloques de construccin de los cidos nucleicos) que los virusincorporan a sus genomas durante la replicacin. El ciclo de vida del virus entonces se detienedebido a que las nuevas cadenas de ADN sintetizadas son defectuosas.Ejemplos:- Aciclovir, para tratar el virus del herpes. Es uno de los frmacos antivirales ms antiguos yfrecuentemente prescritos.- Lamivudina, para las infecciones de VIH y hepatitis B.- Ribavirina, para la hepatitis C.- Inhibidores de la proteasa, para infecciones de VIH. 5 6. Aplicaciones Ciencias de la vida y medicinaLos virus se utilizan en biologa celular y molecular, constituyen sistemas simples que puedenutilizarse para investigar o manipular las funciones de las clulas.Ejemplos:- Son bsicos para estudios de biologa gentica: la replicacin de ADN, la transcripcin, elprocesamiento de ARN, la traduccin gentica, el transporte de protenas y la inmunologa. Losgenetistas utilizan virus como vectores para introducir genes en las clulas que estn estudiando.Esto es til para estudiar el efecto de un nuevo gen o forzar a la clula para que produzcasustancias extraas.- La viroterapia utiliza virus, que pueden dirigirse especficamente a ciertas clulas, comovectores para el tratamiento de diversas enfermedades. Esto es prometedor para eltratamiento del cncer y en la terapia gnica.- Los cientficos de Europa Oriental han estado utilizando la terapia fgica como alternativa a losantibiticos durante algn tiempo, enfoque cuyo inters es cada vez mayor debido al alto nivel deresistencia a los antibiticos que presentan actualmente algunas bacterias patgenas.- Los virus Granulovirus (GV) y Nucleopolyhedrovirus (VPN) pueden ser utilizados comoinsecticidas biolgicos (p. ej. Granulovirus de Cydia pomonella). Ciencia de materiales y nanotecnologa Los virus pueden ser considerados como nanopartculas orgnicas. Su superficie lleva instrumentos especficos diseados para cruzar las barreras de las clulas husped. Como el tamao y forma de los virus y el nmero y naturaleza de los grupos funcionales en su superficie estn exactamente definidos, pueden ser utilizados en la ciencia de los materiales como herramientas base para realizar modificaciones en superficies ligadas covalentemente. Los virus pueden adaptarse mediante evolucin dirigida, caracterstica que se est utilizando para aumentar el rango de aplicaciones de los virus, ms all de la biologa y la medicina. Ejemplos: - En el Laboratorio de Investigacin Naval, en Washington, se estn usando partculas del Virus del mosaico del caup (CPMV) para la fabricacin de micromatrices de amplificacin de seales en sensores. Las partculas virales separan los tintes fluorescentes utilizados para la sealizacin y previenen la formacin de dmeros no fluorescentes que actan como absorbentes. - El CPMV tambin se ha utilizado para fabricar placas en nanoescala para la electrnica molecular. - En el Instituto de Tecnologa de Massachusetts (MIT) se usan virus modificados genticamente para la creacin de cables metlicos en nanoescala. Han creado una batera con una densidad de energa hasta tres veces superior a las actuales. Usos potenciales de esta tecnologa incluyen la fabricacin de cristales lquidos, clulas solares, pilas de combustible y otros tipos de componentes electrnicos. Guerra biolgicaLos virus tienen la capacidad de causar epidemias devastadoras y pueden ser utilizados comoarmas biolgicas. El temor est justificado por el xito en la recreacin del virus de la gripe de1918 en el laboratorio. El virus de la viruela devast en el pasado numerosas sociedades humanas.La enfermedad fue erradicada, pero el virus se conserva en varios laboratorios y podra serutilizado como arma biolgica. La vacuna contra la viruela dej de administrarse despus de laerradicacin de la enfermedad, por lo que la poblacin mundial actualmente no presenta casininguna resistencia al virus. En caso de que el virus fuera liberado, producira una elevadamortalidad antes de que la epidemia pudiera ser controlada.6