miércoles, 20 de febrero de 2013

Robot infeccioso


Por Martín Bonfil Olivera
Dirección General de Divulgación de la Ciencia, UNAM
Publicado en Milenio Diario, 20 de febrero de 2013

El bacteriófago T7
Tendemos a pensar en los virus como una especie de “animalitos”.

Sabemos que son entidades que se hallan justo en la frontera entre lo vivo y lo inanimado –por eso no podemos llamarlos “seres”–, y que constan básicamente de ácidos nucleicos envueltos en una cápsula de proteínas.

Pero su propiedad fundamental es que pueden infectar células para reproducirse dentro de ellas, parasitando su maquinaria molecular. Y es aquí donde la imaginación se desboca. Porque aunque algunos, como el del sida, se ven aburridos (están rodeados de una membrana grasosa muy similar a la membrana de las células, por lo que simplemente se fusionan con ella, como dos burbujas de jabón), hay otros que parecen verdaderos depredadores.

Movimiento de las fibras al
adherirse a la membrana bacteriana
Algunos virus que infectan a bacterias (bacteriófagos) parecen una cruza de módulo lunar y mosquito: tienen una “cabeza” icosaédrica (dentro de la que está el ADN), un cuello (o “cola”) y largas patas articuladas. Y así nos los describen en las clases de biología, desde hace décadas: como mosquitos moleculares que van volando hasta encontrar a su víctima –la bacteria intestinal Escherichia coli–, sobre la que se posan y le inyectan su material genético.

Pero en realidad los bacteriófagos –y todos los virus– distan mucho de ser animalitos. No tienen cerebro, ni movimiento propio… ni están vivos. Son sólo máquinas moleculares. Una reciente investigación, realizada por el grupo de Ian Molineux, de la Universidad de Texas en Austin y Houston (Science, 1º de febrero), estudiando el bacteriófago T7, revela con detalle cómo funciona este robot biológico.

Extensión de la cola e inyección del ADN viral
Usando una técnica de frontera, la crio-tomografía electrónica –algo similar a la tomografía que permite ver los órganos internos del cuerpo, pero a nivel de nanómetros –millonésimas de milímetro–, y a bajas temperaturas, para hacer más lento el vertiginoso movimiento de las moléculas ­–que se mide en millonésimas de segundo– los investigadores lograron producir imágenes tridimensionales del T7 durante el proceso de infección. Hallaron que, lejos de ser un depredador que busca y ataca, el virus es una partícula que flota libremente. Descubrieron que lleva sus seis patas plegadas contra su cabeza (cápside, en lenguaje técnico).

Constantemente alguna patita se extiende, para luego retraerse (técnicamente, las proteínas que forman la pata –o fibra– están cambiando entre dos conformaciones químicas en equilibro dinámico). Hasta que por casualidad topa con E. coli. Las proteínas de la pata pueden adherirse, en un choque casual, a ciertas moléculas de la superficie de la bacteria. Pero no lo hacen de golpe: más bien, una se adhiere levemente, y la partícula viral va “rodando” lentamente sobre la membrana de E. coli, apoyándose sobre una o dos patas a la vez. Cuando tropieza con un sitio donde se pueda unir también la cola, el virus se fija por medio de las seis patas. Y es entonces cuando la cola se alarga, gracias a otras proteínas en el interior de la cápside, para penetrar en la membrana e inyectar el ADN.


Una fría y mecánica máquina de infectar. Más material que la evolución nos presenta para alimentar nuestro asombro, revelado gracias al avance técnico y a la minuciosidad científica.

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11 comentarios:

Rebeca dijo...

Son unos pequeños bastardos, pero estructuralmente muy bonitos :3

Chato Wilbury dijo...

Una verdadera maravilla de la química! Es increíble como un grupo de moléculas inertes, llegaron a tanto… pero el secreto está en ese misterioso material que inyectan: el ADN! No dejo de maravillarme y preguntarme cada vez mas!

Luis Martin Blatazar Ochoa dijo...

Pues ya se que a ustedes no les gusta, pero al conocer estas maravillas microscopicas, digo: "¡que diseño tan inteligente!"

Ya se, ya se, ni diseño ni inteligente, puro azar durante miles de millones de años de intentos, regidos por la evolucion... "¡pero que maravilla verlo trabajar!" merecería Alguien a quien felicitar por el guisado, como a un chef de restaurant.
Me recuerda a los imaginarios nano-bots que destruian androides, al inyectarlos en su cerebro positronico (pelicula Yo, robot)... microscopiacas armas letales; ¿no estarán ya las tecnologias militares al acecho de estas cualidades virales, para sus propios proyectos? no es imposible...

Enrique Espinosa Arciniega dijo...

Toda quimiotaxis es así. Las células T de memoria vagan por la sangre y los órganos, pero se detienen donde hay quimiocinas que los hacen detenerse. Por supuesto, no "van buscando" el órgano linfoide o la mucosa. Pero el resultado de la quimiotaxis es una migración que parece "intencional". Intencional en algún grado muy arcaico, tal vez.

Martín Bonfil Olivera dijo...

¿Verdad que sí, Luis Tocayo? Y lo más bonito es que este diseño tan inteligente surja de un proceso absolutamente mecánico y carente de inteligencia y propósito, la selección natural, esa grúa que construye diseño y hasta intencionalidad a partir del más puro azar... ¡la maravilla que explicó Darwin!

Ribozyme dijo...

Buenísimo tu post de hoy, Bonfil. ¡Felicidades!

Los virus son entidades (para no usar el término "seres", aunque también se puede hablar de "seres inanimados") fascinantes. Se cree que los que existen en la actualidad resultan muchas veces de alteraciones en mecanismos normales de los seres vivos, que "egoístamente" (Dawkins dixit) se separan del resto del ser viviente y empiezan a reproducirse por su cuenta, un poco como el cáncer en los vertebrados, pero a nivel molecular. Eso hace que el estudio del funcionamiento de los virus sea una buena aproximación al del funcionamiento de los seres vivos, más complejos, ya que comparten con ellos algunos aspectos de la forma de hacer las cosas. Ésta ha sido una estrategia que ha rendido mucho fruto en el campo de la biología molecular.

Otra cosa interesante es que las bacterias, y otros microorganismos que se les parecen superficialmente, las arqueas (en conjunto ambos grupos se denominan "procariontes", porque sus células carecen de núcleo), no tienen sexo (es decir, la enorme mayoría de los seres vivos no tienen sexo), ya que no lo necesitan. Para ellos es mucho más fácil tomar partes del material genético de otros microorganismos que se encuentren cerca, no importa que sean de otra especie (esto en humanos lo llamaríamos zoofilia, aunque igual podría ser como un humano teniendo sexo con una remolacha, un hongo o un alga marina), y uno de los sistemas muy favorecidos para ese movimiento de material genético son los virus (como cuando mete uno su memoria USB en una computadora de uso público y acaba con información que no tenía... aunque la mayoría sea indeseable).

A mis estudiantes siempre les da mucha risa cuando les digo que bacterias y arqueas viven en una perenne orgía...

Luis Martin Baltazar Ochoa dijo...

A ver, ahora que andamos tan "virulentos" (jeje), estimados Tocayo, Ribozyme y tambien Enrique, AYUDENME A ENTENDER algo que lo traigo como piedra en el zapato hace años: ¿QUE ONDA CON LAS MITOCONDRIAS? me explico:
Cuando se ve una celula en su cosntitucion, enseguida se nota una estructura diferenciada y especializada, dentro de la celula pero como que "llegada mas tarde": la mitocondria... hasta donde se, es el organulo (asi se dice?) que se encarga de convertir energia lo que come la celula. Hace unos años escuche al teoria no se en que documental, que en algun momento de la evolucion una celula vegetal "incorporó" dentro de ella a una mitocondria, con lo cual pasó de ser vegetal a ser animal, en el sentido que vegetale s y animales, como decirlo, sacamos energia de los alimentos "al reves" unos de otros.
A ver si me explico: que el hecho de que esas mitocondrias se hayan "asociado" con celulas vegetales, originó una nueva clase de ser vivo, los animales... esto, si es asi, mepareceria FASCINANTE: lo que a nivel exogeno se llama simbiosis (ya de suyo muy interesante) pero en mayor grado, al extremo, COMO SI FUERA UN INJERTO PERO MOLECULAR.
preguntas: ¿es asi o estoy muy zafado?
de ser asi ¿estos frankenstein celulares se siguen dando o solo fueron en aquella lejana ocasion?
¿por que antes si y ahora no?
¿sera por la misma razon que se cree que en lso albores del mundo, se produjo la "generacion espontanea" que ahora ya no es posible, esto es, condiciones muy especificas e irrepetibles de la antigua Tierra?
Repito, me es fascinante, como diria Spock, todo esto de seres vivos uniendose para crear un tercer ser vivo, diferente, muy diferente...

¿ME AYUDAN ENTONCES A SABER DE UNA VEZ POR TODAS SI ES COMO LES DIJE, POCO, MUCHO O NADA? dicen por ahi que el que pregunta es ignorante solo una vez, y el que no pregunta, por siempre.

Saludos Y AGUAS CON LOS METEORITOS, ya ven que caen sin avisar...

José María Hdz dijo...

esos virus me recuerdan los taladros de la película Matrix Revolutions, con los que perforaban el suelo hasta llegar a la ciudad de los humanos.

saludos

Martín Bonfil Olivera dijo...

Un felicidades de Ribo vale mucho para mí, Muchas gracias, amigo.

Martín Bonfil Olivera dijo...

José María: ¡Es que en ellos están basados (los de Matrix)!

Luis Tocayo: A ver, a ver, ya te me hiciste bolas.

1) TODAS las células con núcleo (eucariontes) tienen mitocondrias (puede que haya excepciones, pero son eso, excepciones). Y se sabe desde hace algunas décadas, que las mitocondrias, que están presentes en células animales y vegetales (y de hongos, y de protozoarios), así como los cloroplastos (que sólo están presentes en las plantas) provienen de bacterias que colonizaron (o fueron engullidas, pero no digeridas) a otras células, sobrevivieron, establecieron una simbiosis que beneficiaba a ambas partes (obvio, por eso es simbiosis) y luego se fueron incorporando más y más a la célula anfitriona, por ejemplo intercambiando genes y volviéndose cada vez mas interdependientes.

2) Los animales y vegetales no "sacan la energía al revés uno de otro": los vegetales usan energía del sol para almacenarla en los alimentos que fabrican a partir de CO2 y H2O; luego ellos mismos, o los animales (cuando nos las comemos) usamos esa energía almacenada en forma química en los carbohidratos para extraerla y producimos H2O y CO2 como desechos.

3) Sí, efectivamente, como un "injerto" pero a nivel subcelular, la simbiosis ha dado origen a ramas totalmente nuevas en la evoluciòn: Lynn Margules le llamó "simbiogénesis" a esta forma de evolución, y es fascinante (aunque ella le daba demasiada importancia para mi gusto). Y sí, sigue ocurriendo. Margulis, Antonio Lazcano y otros pueden ser buenas fuentes para aprender más de eso. Prácticamente todos los seres vivos somos, en efecto, "frankensteins" no sólo moleculares (intercambio de genes), sino celulares (simbiogénesis). ¿A poco no es bonita la biología celular evolutiva?

4) NO, la aparición de la vida no se llama "generación espontánea", este es otro error muy común: la generaciòn espontánea era algo que supuestamente ocurría en horas, días o meses, a partir de simplemente materia orgánica en descomposición, o así. Y supuestamente producía organismos completos, insectos, ratas, protozoarios, bacterias, hongos. El origen de la vida fue un proceso mucho más lento, complejo y tardó probablemente miles o millones de años. Y produjo estructuras extremadamente simples, no organismos completos; en todo caso protocélulas...

¡saludos!

Luis Martin Baltazar Ochoa dijo...

Tocayo, tenquius! ya vi en lo que me hacia bolas y me da gusto que en la parte central que me parecia tan interesante, al menos en lo escencial es como lo recordaba... injertos submoleculares. Si lo venimos a pensar, que maravilla y que miedo, que podamos cambiar sin poder evitarlo...

Jeje, lo de generacion espontanea fueron ganas de molestingar, lo latoso no se me quita; pero asi es, ese fue un error que venció Pasteur (por cierto, mi Tocayo tambien).

Y suscribo tu afirmacion, es muy bonita la biologia celular evolutiva. Que curioso que en preparatoria biología no me gustaba NADA, PERO NADA NADA... y ahora, bueno, me gusta mucho el animal planet (mi version de mas merito de lo que es informarme de biologia).

Gracias por tu informacion y buen fin de semana.