Kitabı oku: «100 coses que cal saber dels virus», sayfa 2
05 / 100
PARÀSITS MOLECULARS
Si algú pot fer la feina per tu, deixa que la faci! Aquesta és la filosofia de vida dels organismes que anomenem paràsits. També la de molts espavilats que sense fer la feina s’aprofiten d’altres. Tots hem patit companys, empresaris, polítics o fauna diversa que actua seguint els principis del parasitisme. Resulta emprenyador, però cal reconèixer que com a estratègia és eficient.
A la natura hi ha paràsits de tota mena. Gairebé es pot dir que cada espècie animal o planta té els seus paràsits particulars. Des de les paparres, que s’enganxen a la pell per anar xuclant la sang del seu hoste, fins a les tènies, que s’instal·len dins del budell per alimentar-se del menjar que ingereix la seva víctima. Uns altres són més sofisticats. Hi ha fongs paràsits que creixen sobre formigues i els modifiquen el comportament, de manera que van fins algunes fulles i s’hi enganxen fins que moren. Una cosa que li va molt bé al fong, però, és clar, molt malament a la pobra formiga.
Doncs el parasitisme és l’essència de vida dels virus. L’única diferència és que, en aquest cas, parlem de parasitisme a escala molecular. El virus troba la manera d’entrar dins d’una cèl·lula i el que fa és “segrestar” el metabolisme i la maquinària cel·lular per posar-ho tot a disposició seva. Són els ribosomes de les cèl·lules els encarregats de fabricar les proteïnes dels virus. Per fer-ho fa servir l’energia generada pel metabolisme cel·lular i els nutrients que capti la cèl·lula. Ell no hi posa res de la seva part. Només fa de fals director d’orquestra, encaminant la cèl·lula a deixar de banda les seves funcions i dedicar-se únicament a fabricar més virus. Ho fa sense aturador, fabricant i alliberant centenars, de vegades milers, de virus, fins que finalment la cèl·lula es mor.
Com tot, el parasitisme, i també el parasitisme molecular dels virus, té alguns problemes. La dependència de l’hoste és total. Sense una cèl·lula a la qual parasitar, el virus no pot fer res. Igual que una paparra sense cap gos a qui xuclar la sang, l’únic que pot fer és esperar. A més, una de les característiques del parasitisme és l’especialització. Els paràsits d’un animal s’adapten tant com poden a les característiques del seu hoste. Això els facilita la feina, però dificulta que puguin afectar altres espècies diferents. En el cas dels virus, passa una cosa semblant, encara que d’una manera una mica menys estricta. El virus de la poliomielitis o el de la verola afectaven només els humans. En canvi, altres com el de la grip poden infectar humans, ocells, porcs i algunes altres espècies.
En l’àmbit de les cèl·lules passa el mateix. Els virus poden entrar i infectar uns tipus determinats de cèl·lules, però no totes. Per això el virus del refredat afecta unes cèl·lules del nas, mentre que el virus de la poliomielitis afecta cèl·lules del sistema digestiu i del sistema nerviós.
Paràsit és una paraula que es fa servir, comprensiblement, en un sentit despectiu. En el món microscòpic, els virus són els paràsits per excel·lència i el seu sistema de vida és el causant final de les malalties que ens provoquen.
06 / 100
SEGREST DE FUNCIONS
L’estratègia dels paràsits que ens envolten és unir-se al seu hoste i trobar la manera de robar-li els nutrients alhora que transformen el cos de la víctima en un entorn protector i acollidor. Genial per al paràsit i un problema per a l’hoste, però la natura ja les té, aquestes coses. Ara bé, en el cas del virus, ja immersos en l’escala microscòpica, les coses tenen algunes particularitats. Per entendre el que fa el virus a la cèl·lula, hem de recordar com funciona la maquinària molecular, que permet que funcioni i es multipliqui.
Les característiques generals d’una cèl·lula i, en general, de qualsevol ésser viu estan condicionades per les proteïnes que el formen. Les proteïnes són les que determinen l’estructura que tindrà i les funcions que podrà fer. Una vaca és com és perquè el seu cos està fet per proteïnes de vaca, diferents de les de la resta d’animals, i perquè té enzims (que també són un tipus de proteïnes) que li permeten mantenir el metabolisme particular que necessita.
Una proteïna és una cadena d’aminoàcids units l’un a continuació de l’altre com si fossin les perles d’un collaret. Hi ha vint aminoàcids diferents i, segons l’ordre en què estiguin posats, tindrem una proteïna o una de diferent. La cèl·lula sap en quin ordre els ha de posar gràcies a un manual d’instruccions guardat dins del seu nucli: el DNA. Allò que anomenem gen és només la part del DNA amb les instruccions per fabricar una proteïna particular. El gen del col·lagen és la part del DNA on s’especifica en quin ordre s’han de posar els aminoàcids per fabricar una molècula de col·lagen.
Encara queda un pas. El DNA no es pot llegir directament. Com la fórmula de la Coca-Cola, està guardat dins el nucli, tan protegit com sigui possible. Per fabricar les proteïnes, el que es fa és copiar la part corresponent al gen que interessa en un segon tipus d’àcid nucleic, l’RNA, que és estèticament menys atractiu que el DNA. No té forma de doble hèlix ni res d’això. Però pot sortir del nucli, anar al citoplasma de la cèl·lula i ser “llegit” per unes estructures anomenades ribosomes que són les que van agafant aminoàcids un per un i els van enganxant en l’ordre que l’RNA indica.
La cèl·lula encara ha de poder fer una última cosa. Cada vegada que s’ha de dividir, per donar lloc a dues cèl·lules, ha de fer una còpia de tot el DNA. Així, cada cèl·lula filla disposarà del seu paquet d’instruccions i la vida podrà continuar. Copiar el DNA és una feina molt complexa de la qual també s’encarrega un grup de proteïnes molt específiques.
I el virus? Doncs el que fa el virus és segrestar tota aquesta maquinària i posar-la al seu servei. Quan entra el virus, allibera el seu DNA i fa que la maquinària que hauria de duplicar el DNA cel·lular es dediqui només a fer còpies, moltes còpies, del DNA del virus. També fabrica RNA dels gens del virus, per poder fabricar moltes proteïnes víriques. I el cas és que el virus no necessita res més. La cèl·lula fa les proteïnes que li permetran constituir la càpsula i també li fa les còpies del DNA que hi haurà a dins. Amb aquests dos elements, empaquetats convenientment, el que obtenim són nous virus. Grapats de nous virus que la cèl·lula anirà alliberant fins que mori. I segurament morirà, ja que tot el material i energia els estarà dedicant, sobretot, a fer nous virus.
07 / 100
EL PLAER DE TRENCAR ELS DOGMES
Els virus s’espavilen per aconseguir que la cèl·lula es dediqui a fer còpies del seu DNA, però això seria en un dels casos més senzills. A la vida real hi ha molts tipus de virus diferents, de manera que es poden classificar d’unes quantes maneres, i una està condicionada pel tipus de material genètic que tinguin. Perquè, i aquesta és una característica particular dels virus, no tots tenen DNA. N’hi ha molts (de fet, la majoria) que només tenen RNA.
Pot semblar un detall tècnic d’aquells que agraden tant als investigadors i que la resta del món pensa que no té gaire importància, però descobrir organismes sense DNA va representar una petita revolució en el camp de la biologia.
Fins aleshores semblava que teníem molt ben establert el mecanisme bàsic de tots els éssers vius. Un mecanisme que constava de tres passos. Primer: hi havia el DNA amb totes les instruccions. Segon: es feien còpies d’RNA dels gens que interessaven. Tercer: l’RNA es llegia als ribosomes per fabricar proteïnes. Essencialment, podem dir que la informació genètica flueix del DNA a l’RNA i d’aquest a la proteïna. L’única excepció seria quan es fa servir el DNA per fer la còpia de més DNA durant la divisió de les cèl·lules. Això servia per a animals, plantes, fongs, bacteris, protozous i qualsevol cosa que pogués interessar a un biòleg. Es considerava un mecanisme tan general que el van anomenar el dogma central de la biologia.
Un dogma que els virus es van saltar sense miraments.
Efectivament, hi ha virus amb DNA, que seguirien aquest esquema, però aviat es van descobrir virus que no tenien DNA. Només tenien RNA. Amb aquest RNA es podien fabricar les proteïnes que fessin falta, però com es podien fer més còpies de l’RNA? Les nostres cèl·lules no ho poden fer. El dogma central deia que no es podia!
Però els virus poden. A les instruccions de l’RNA del virus hi ha les necessàries per fabricar unes proteïnes que poden fabricar DNA a partir d’RNA. Just al revés del que és habitual. I no només això. Resulta que altres virus poden fabricar RNA directament a partir del mateix RNA, de manera que no els cal el DNA per a res.
Encara més sorpreses. Normalment diem que el DNA es reconeix per la seva característica forma de doble cadena. Una de les cadenes conté les instruccions i l’altra és la que fa de motlle per poder fer més còpies quan cal. En canvi, l’RNA és més ensopit i només té una cadena. És normal, ja que, si ens cal més RNA, el que fem és fer còpies a partir del DNA, que és la mare de tota la informació. Doncs els virus també trenquen aquesta idea i trobem virus que tenen RNA d’una sola cadena, però també hi ha virus amb RNA de doble cadena!
Essencialment, per a qualsevol idea general sobre la filosofia de la vida a escala molecular que poguessin tenir els biòlegs hi ha algun virus que la va fer saltar pels aires.
08 / 100
SOFISTICADA SIMPLICITAT
Un gra de sorra posat entre dos engranatges pot espatllar del tot una maquinària complicada i sofisticada. De la mateixa manera, els virus han jugat la carta de no complicar-se la vida i obtenir el màxim benefici amb el mínim de complicacions. Aquesta simplicitat no fa que sigui més senzill lluitar contra ells. Més aviat al contrari. Hi ha moltes maneres d’espatllar una màquina complicada, però intenta espatllar una baldufa!
El cas dels virus és un exemple en l’àmbit molecular d’aquest principi. La majoria d’organismes que habiten el planeta han anat guanyant complexitat per poder adaptar-se de manera més eficient al medi que els envolta. Això ho podem veure, per exemple, en la quantitat de gens que tenim al nostre genoma. Al DNA dels humans hi ha al voltant de 27.000 gens. Un ratolí frega els 30.000 i la planta de l’arròs en conte uns 50.000. Per fer una mosca, en canvi, n’hi ha prou amb 13.000 gens.
N’hi ha que se sorprenen amb aquestes xifres. Alguns les consideren massa baixes i altres massa elevades. També n’hi ha que no entenen que una planta com l’arròs tingui gairebé el doble de gens que nosaltres, però obliden que la clau no és la quantitat bruta, sinó la sofisticació amb què les coses es coordinen.
En tot cas, per a animals i plantes parlem de desenes de milers de gens. Què passa amb els microbis? Doncs aquests tenen menys complexitat estructural i, per tant, les xifres baixen notablement. El bacteri més ben conegut segurament és Escherichia coli, un habitant de la nostra microbiota. El seu genoma està fet per 4.300 gens. Si voleu fer pa o cervesa, us farà falta el llevat Saccharomyces cerevisiæ, que conté gairebé 6.000 gens. I el bacil que causa la tuberculosi, Mycobacterium tuberculosis, té un genoma amb prop de 4.000 gens.
Els organismes vius amb els genoma més senzill que coneixem són bacteris paràsits. Un és Mycoplama genitalium, que només conté 525 gens. Però el rècord, per ara, el té Nasuia deltocephalinicola, un bacteri paràsit de les amebes que només necessita 169 gens.
Però continuen sent xifres grans si ho comparem amb els genomes del virus. Aquí sí que anem a la mínima expressió de la informació genètica. Per exemple, el virus de la grip està fet únicament per onze gens, el de la sida en té nou, la mateixa xifra que el SARS-CoV-2, mentre que el de la pòlio en té deu. Cal dir que els virus són els campions de les excepcions i també s’han trobat virus gegants amb molts gens, però en general el parasitisme estricte dels virus els ha permès portar la simplicitat genètica fins a la màxima expressió.
09 / 100
VIUS? INANIMATS? NO VIUS?
Una discussió eterna i que acostuma a caure als exàmens dels estudiants de biologia fa referència a l’encert o no de catalogar els virus com a éssers vius. Perquè, efectivament, es reprodueixen. Un dia tens un virus i poques setmanes després pots tenir tot un planeta ple de gent infectada. I no són uns elements inerts, ja que poden causar malalties. A més, tenen el mateix material genètic i amb el mateix codi genètic que la resta d’organismes. És cert que, a més del clàssic DNA, també poden emprar l’RNA, però no s’han inventat cap molècula nova.
D’altra banda, en realitat, els virus per si mateixos no fan res. Per multiplicar-se deixen que la cèl·lula que han parasitat ho faci tot. Ells no tenen metabolisme, no generen residus, no consumeixen res, no envelleixen… Si només féssim cas del fet que es poden multiplicar, potser també hauríem de ficar els cristalls de sal dins del grup dels éssers vius. Fins i tot podríem considerar que els cromosomes estan vius, ja que, igual que els virus, tenen material genètic i aconsegueixen fer còpies d’ells mateixos fent servir la maquinària bioquímica de la cèl·lula.
Aleshores…?
El problema amb els virus és que són massa complexos per catalogar-los com a productes inerts i massa simples per ficar-los al sac dels éssers vius.
Però en realitat aquest és un típic exemple dels problemes que ens generem els humans amb la mania de fer classificacions estrictes. Classificar ens ajuda a entendre el món que ens envolta, però no hem d’oblidar que les classificacions són conceptes inventats pels humans i que la natura és massa complexa per poder establir categories que no tinguin cap excepció.
Malgrat que podem tenir claríssima la diferència entre el dia i la nit, sabem que hi ha una estona en què el Sol ja s’ha post però encara hi ha massa llum per considerar que hem entrat a la nit. Hem hagut d’establir un nou concepte, el crepuscle, per a aquella breu franja de temps en què ja hem deixat el dia però encara no hem entrat a la nit. Sabem que pot ploure i també que pot nevar, però de vegades cau aiguaneu, un punt intermedi entre els dos fenòmens.
Doncs els virus són, precisament, en aquella franja difosa entre els conceptes de viu i inanimat. Que als humans ens molesti el fet de no poder-los fer encaixar en les categories que ens agraden els és ben igual, als virus i a la natura en general. A les pel·lícules de zombis o de vampirs es parla dels “no morts” per descriure les víctimes que, malgrat que haurien d’estar mortes, fan algunes coses que no encaixen en el concepte de mort, encara que definitivament tampoc no es poden considerar vives. Doncs els virus serien una mena de zombis microscòpics “no vius”. És cert que fan coses, però dir que són éssers vius seria molt exagerat.
En tot cas, vius o no, el que necessitem és entendre’ls per poder combatre’ls quan causen malalties. També per poder aprofitar-los quan ens interessi. En realitat, debatre si els virus són vius o no només és una discussió estrictament acadèmica i gairebé filosòfica.
10 / 100
COM ES MATA ALLÒ QUE NO ESTÀ VIU?
Si un virus no el podem considerar estrictament un ésser viu, apareix un problema que deixa de ser conceptual per esdevenir del tot pràctic. Com ho fem per matar una cosa que no està viva? Perquè, davant d’una malaltia vírica, el que volem és matar, esclafar, destruir, desintegrar i fer desaparèixer el maleït virus, igual que fem amb els bacteris.
Doncs la veritat és que resulta més difícil del que sembla. Com que els virus no tenen cap mena de metabolisme, no podem actuar buscant medicaments que interfereixin algunes de les seves funcions, tal com ho fem amb altres microbis. Són uns punyeters paràsits que aprofiten les funcions de les nostres cèl·lules per reproduir-se, de manera que per destruir la seva maquinària de reproducció caldria destruir la nostra maquinària cel·lular. Mala idea!
Sí que podem, per exemple, intentar impedir-ne l’entrada a les cèl·lules. Així evitem que progressi la malaltia, i molts medicaments van per aquesta línia, però en realitat no matem el virus.
Per eliminar un virus, el que cal fer és desmuntar-ne l’estructura. Un virus no deixa de ser un entramat de proteïnes i àcids nucleics adequadament organitzats. Unes peces que, a més, s’associen espontàniament per formar una estructura específica gràcies a la forma i les característiques de les càrregues elèctriques que tenen per la superfície. Si separem les peces, la funcionalitat es perd i el virus queda destruït, sempre que no es pugui tornar a autoacoblar.
Per aconseguir-ho, el que ens cal és alterar les proteïnes que formen la càpsida. Si encaixen entre elles és perquè les càrregues elèctriques dels àtoms que les formen estan ben ordenades, de manera que les càrregues positives queden al costat de les negatives i es mantenen unides. Si alterem aquestes càrregues, les unions es desfan i tot es desmunta. Això ho podem aconseguir de maneres diferents. Productes àcids o alcalins canvien la distribució de càrregues i alteren les proteïnes de manera efectiva. És genial per destruir els virus que pugui haver-hi en una superfície, però, és clar, no serveix per als que ja tenim dins el cos. És evident que tot el que destrueixi les proteïnes del virus també destruirà les nostres proteïnes.
La calor també pot servir. Recordem que, a mesura que augmenta la temperatura, el que passa és que les molècules vibren més intensament. Si la vibració és prou gran, arriba un moment en què el moviment supera la força d’atracció entre les molècules, les proteïnes se separen i, de nou, l’estructura de la càpsida vírica es desfà. Una vegada més, això pot servir per esterilitzar objectes contaminats amb el virus, però és inútil quan el virus el tenim a dins. Durant la pandèmia de la Covid-19, n’hi havia que defensaven prendre begudes calentes, ja que l’escalfor pot destruir el virus. Oblidaven que abans mataríem les nostres cèl·lules que no pas el virus.
Tot plegat indica que és relativament fàcil eliminar un virus mentre està en una superfície, però resulta molt complicat fer-ho quan el tenim dins el cos. O, almenys, és complicat fer-ho sense destruir les nostres cèl·lules.
11 / 100
ELS VIRUS I LA GEOMETRIA DE PLATÓ
Pels voltants de l’any 360 abans de Crist, Plató va escriure Timeu, un dels seus coneguts diàlegs, en què reflexionava sobre la naturalesa de l’univers. L’obra és coneguda, entre altres coses, perquè fa la primera descripció del que a la llarga s’anomenarien sòlids platònics: el tetraedre, el cub, l’octaedre, el dodecaedre i l’icosaedre. En les seves especulacions, Plató lligava cada un d’aquests objectes geomètrics amb algun dels elements que, segons ell, formaven l’univers. Així, unia el tetraedre amb el foc, el cub amb la terra, l’octaedre amb l’aire i l’icosaedre amb l’aigua, a més del dodecaedre, que lligava directament amb el cosmos.
Amb el pas dels segles, va haver-hi intents, més o menys imaginatius, de lligar aquests sòlids amb fenòmens de la natura. Als humans ens agrada aquesta mena d’especulacions, de manera que s’han buscat correlacions entre els sòlids i els planetes o amb les estructures dels orbitals electrònics. En realitat, a la natura es poden trobar formes relacionades amb aquests elements geomètrics i una de les més espectaculars és la càpsida vírica, la càpsula de proteïnes que envolta el material genètic i que molt sovint constitueix un extraordinari icosaedre.
L’icosaedre, recordem-ho, és un sòlid fet per vint cares triangulars i, per tant, dotze vèrtexs. Si alguna vegada heu jugat a jocs de rol, és probable que hagueu fet servir un dau de vint cares en forma d’icosaedre. Doncs, si heu patit algun refredat, el responsable era un virus amb la càpsida en forma d’icosaedre.
La gràcia és que el virus pot construir la seva càpsida icosaèdrica fent servir només dues proteïnes diferents. Una per fer les cares dels triangles i una per fer els vèrtexs. Alguns virus fins i tot ho aconsegueixen amb una de sola que fa les dues funcions. Això és optimització de recursos i la resta són romanços!
Això va fer que els viròlegs s’haguessin de posar a repassar conceptes de geometria per esbrinar les fórmules que definien els diferents virus. Per exemple, cada cara triangular de la càpsida pot estar feta per un nombre determinat d’unitats de proteïna i ha de tenir contacte amb sis unitats més, mentre que les dels vèrtexs tenen contacte amb cinc unitats. Hi ha virus petits fets amb seixanta unitats, mentre que alguns de més grans en fan servir 720. Moltes peces, però totes construïdes amb una única proteïna.
A la pràctica, vol dir que el virus només necessita fer unes proteïnes amb les càrregues elèctriques disposades de manera que s’atreguin en la forma correcta i l’estructura de la càpsida es formarà per si mateixa quan hi hagi prou unitats fabricades. Una vegada més, els virus optimitzen les coses per no haver de fer gairebé res per part seva.
