SARS-CoV-2: La geometría del enemigo

La investigación científica permite conocer al detalle a virus como el SARS-CoV-2, responsable de la pandemia global que ha puesto en jaque al mundo. Los avances científicos generan fuentes de conocimiento esenciales para luchar contra amenazas de este tipo.

Cuatro coronavirus se distinguen en esta imagen coloreada tomada de una muestra de un paciente el pasado 12 de febrero.

Cuatro coronavirus se distinguen en esta imagen coloreada tomada de una muestra de un paciente el pasado 12 de febrero.

Foto: Niaid/Planet Pix via Zuma Press/ Cordon Press

Hasta cuatro coronavirus se distinguen en esta imagen coloreada tomada de una muestra de un paciente estadounidense el pasado 12 de febrero.

La Covid-19 está resultando un evento catastrófico global que está poniendo en jaque nuestra forma actual de vida. No obstante, conocemos al SARS-CoV-2 bastante mejor que los atenienses o los europeos del medioevo cuando se enfrentaron a la plaga de Atenas y la peste negra.

La palabra virus significa etimológicamente "veneno o sustancia nociva", un nombre muy apropiado. Aunque existen registros históricos milenarios de las enfermedades causadas por los virus, la verdad es que no fueron descubiertos como entidades biológicas hasta finales del siglo XIX.

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, cosa que el propio Chamberland desconocía. 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 seguían siendo infecciosos después de ser filtrados. Hoy en día sabemos que la infección era causada por el llamado virus del mosaico del tabaco.

El filtro de Chamberland-Pasteur permitió demostrar que los extractos de hojas molidas de plantas infectadas seguían siendo infecciosos después de ser filtrados.

En 1899, el microbiólogo neerlandés Martinus Beijerinck propuso que existían entes más pequeños que las bacterias, a los que llamó virus. Con la invención del microscopio electrónico en 1931 por los ingenieros alemanes Ernst Ruska y Max Knoll, se tomaron las primeras imágenes de los virus. A partir de ese momento, se los ha podido fotografiar en detalle y descubrir así qué aspecto tiene el "enemigo”.

Recientemente se han descubierto los llamados megavirus que se pueden ver incluso con el microscopio óptico y que pueden llegar a tener un gran tamaño, hasta 0,8 micras de diámetro. No sabemos cómo habría discurrido la historia de la Medicina si se hubiesen observado en el siglo XIX.

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El aspecto del enemigo

Los virus no pueden ser considerados como organismos vivos: carecen de orgánulos celulares y necesitan de las células de un huésped para reproducirse. Los virus están compuestos de material genético (ARN o ADN) protegido por una envoltura (llamada cápside) y en algunos casos, como el de los coronavirus, envuelta en una membrana lipídica exterior. De ahí la recomendación del uso de agua y jabón que arrastra esa última envoltura. En general, el tamaño de los virus oscila entre 10 y 100 nanómetros, por eso sólo son visibles con el microscopio electrónico.

Ilustración de diversos tipos de virus.

Ilustración de diversos tipos de virus.

Foto: GraphicsRF / Shutterstock

La cápside de los virus presenta distintos tipos de simetrías:

  1. Simetría icosaédrica: la cápside presenta la forma de icosaedro regular, cuyas caras son triángulos equiláteros. Este es el caso del virus de la rubeola o el de la hepatitis.
  2. Simetría helicoidal o cilíndrica: los elementos de la cápside (capsómeros) se disponen verticalmente en torno a un eje y pueden presentar o no envoltura, como el virus de la gripe o el del mosaico del tabaco.
  3. 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. Eso implica que en ella se combinan elementos de simetría icosaédrica con otros de simetría helicoidal.

Estas estructuras ya fueron debatidas por F.H.C. Crick y J.D. Watson en 1956, quienes postularon que las envolturas de los virus se construían empaquetando bloques idénticos. Eso limitaba las posibilidades a unas pocas opciones geométricas, de ahí las simetrías observadas, como después probaron Donald Caspar y Aaron Klug en 1962. Funcionalmente, la estructura simétrica de los virus permite su coagulación, como si se tratara de materia no viva. Además les permite acoplarse a una célula desde cualquier ángulo.

Retrato robot del SARS-CoV-2

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. Ambos provocan afecciones respiratorias que, en algún caso, pueden ser mortales.

El coronavirus que nos mantiene confinados en casa se denomina SARS-CoV-2 y la enfermedad asociada a él, Covid-19 (Coronavirus disease 2019). Esta distinción es similar a la que existe entre VIH (el virus) y SIDA (la enfermedad). Los coronavirus poseen una envoltura esférica que incluye unas espículas distribuidas simétricamente formando una corona (de ahí la etimología de coronavirus) que les permite abrirse camino por la membrana celular y atacar a la célula desde cualquier ángulo.

El virus se denomina SARS-CoV-2 y la enfermedad asociada a él, Covid-19. Pasa lo mismo con el virus del VIH y la enfermedad, el SIDA.

Los virus suelen introducirse en las células atrapados en el interior de pequeñas cápsulas (endosomas o fagosomas, en general). Los virus aprovechan la bajada sistemática del pH en su interior para cambiar su estructura espacial e inyectar su material genético en la célula y, eventualmente, secuestrar la maquinaria celular y autorreplicarse.

A la espera de una vacuna, los tratamientos antivirales persiguen atacar uno o varios frentes: evitar la entrada; evitar que escapen de las cápsulas; o inhibir la replicación. Esta triple vía de ataque ha sido muy exitosa contra el SIDA y representa una de las esperanzas, a corto plazo, para paliar el impacto de la Covid-19. Gracias a la investigación básica, cada día se conoce mejor a los virus, por lo que no se debe olvidar este binomio inseparable: ciencia y conocimiento.

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*Manuel de León Rodríguez es profesor de Investigación del CSIC. Por su parte, Antonio Gómez Corral es profesor del Departamento de Estadística e Investigación Operativa de la Universidad Complutense de Madrid. Además, Mario Castro Ponce también es profesor e investigador en la Escuela Técnica Superior de Ingeniería de la Universidad Pontificia Comillas. Esta nota apareció originalmente en The Conversation y se publica aquí bajo una licencia de Creative Commons.

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