¿Qué sentido tiene la taxonomía de virus? - Consejo Científico Internacional

El intercambio de conocimientos y la participación pública son fundamentales para encontrar soluciones a las crisis en cascada causadas por la pandemia del SARS-CoV-2. Este artículo es parte de una serie de blogs de ISC, cuyo objetivo es destacar algunas de las últimas publicaciones, iniciativas y hallazgos relacionados con COVID-19 de los miembros de ISC.

“A menudo se defiende la opinión de que las ciencias deben basarse en conceptos básicos claros y definidos. De hecho, ninguna ciencia, ni siquiera la más exacta, comienza con tales definiciones. El verdadero comienzo de la actividad científica consiste más bien en describir los fenómenos para luego proceder a agruparlos, clasificarlos y correlacionarlos ”.
Freud S. (1915). “Los instintos y sus vicisitudes”, en: La edición estándar de las obras psicológicas completas de Sigmund Freud (Vol. 14), Strachey J., editor. (Londres: The Hogarth Press).

La taxonomía, la disciplina de clasificar y nombrar cosas, es la base de todas las ciencias. Esto fue reconocido por Sigmund Freud (1856-1939) como taxonomista psicológico, Dmitri Mendeleev (1834-1907) como taxonomista químico y Victor Goldschmidt (1888-1947) como taxonomista de minerales, y los científicos del CERN lo reconocen hoy como taxonomistas. de la física de partículas. Sin embargo, para la mayoría de las personas, la taxonomía se relaciona con la biología, con los organismos que se reproducen y evolucionan. Esta taxonomía generalmente involucra plantas, animales y bacterias, pero los virus también se encuentran en esta categoría. De hecho, debido a su espectacular diversidad y abundancia, los virus son tanto un desafío como una oportunidad para los taxónomos.

"Los mecanismos evolutivos dan cuenta de la unidad y diversidad de todas las especies de la Tierra".
Reece JB y col. (2014). Capítulo 1. Evolución, temas de biología e investigación científica. En Biología Campbell (10^th ed.), Campbell N. et al., editores. (Boston: Pearson).

¿Por qué es importante la taxonomía de virus?

La taxonomía de virus es importante porque permite colocar las características clínicas, biológicas y evolutivas de un virus en un marco que se adapta y conecta a todos los virus. La comprensión que esto aporta tiene un valor práctico inmenso. Por ejemplo, cuando un virus emerge en humanos a partir de un reservorio animal, una perspectiva taxonómica nos coloca en una posición mucho mejor para determinar cómo se originó, de qué hospedador surgió, cómo se replica, cómo causa enfermedades y cómo responden los humanos. a estar infectado. Como resultado, estamos en una posición mucho mejor para diseñar tratamientos y producir vacunas.

El nuevo coronavirus, el síndrome respiratorio agudo severo coronavirus 2 (SARS-CoV-2), que actualmente está causando la pandemia de COVID-19, es un buen ejemplo. La taxonomía nos ha ayudado a comprender que es más probable que el huésped natural de este virus sean los murciélagos y que su material genético (genoma) ha evolucionado mediante el empalme de diferentes genomas parentales (recombinación genética). Además, al saber que el nuevo coronavirus está estrechamente relacionado con el coronavirus del SARS que surgió en 2003, ha sido posible reutilizar medicamentos antivirales como el remdesivir para el tratamiento del COVID-19.¹ y seguir el ejemplo de que los anticuerpos monoclonales generados a partir de las células de un paciente infectado con el coronavirus de 2003 pueden ser útiles en el tratamiento de pacientes con COVID-19 en 2020.².

En diciembre de 2019, surgió un nuevo coronavirus en Wuhan, China. El virus está estrechamente relacionado con el coronavirus del SARS de 2003 y, por lo tanto, se denominó coronavirus 2 del síndrome respiratorio agudo severo. El SARS-CoV-2 es el agente causante de la enfermedad infecciosa por coronavirus 2019 (COVID-19). A fines de junio de 2020, el SARS-CoV-2 ha infectado a más de 10 millones de personas en todo el mundo y ha habido más de 500,000 muertes asociadas a COVID-19.

¿Cómo se clasifican los virus?

Al igual que otros organismos, los virus se clasifican en grupos llamados taxones según sus similitudes y diferencias. El rango más bajo es la especie. Estos se agrupan en géneros, y así sucesivamente en familias, órdenes, clases, filos, reinos y reinos. En general, existe una estructura jerárquica de 15 rangos que abarca todo el espectro de la diversidad de virus, que se extiende a lo largo de un período de tiempo evolutivo desde que los virus surgieron por primera vez hasta el día de hoy.³.

La clasificación de virus es tradicionalmente un sistema descriptivo basado principalmente en caracteres externos (fenotípicos): el tamaño y la forma de una partícula de virus, la variedad de huéspedes infectados y las enfermedades asociadas con la infección. Con la invención de tecnologías de secuenciación de ADN cada vez más poderosas, la clasificación de virus se ha convertido gradualmente en una rama de la ciencia evolutiva. Este cambio se ha acelerado en los últimos años debido a la secuenciación de alto rendimiento de muestras ambientales (metagenómica), que ha llevado a la detección de una asombrosa variedad de virus. Debido a estos avances, y al hecho de que no sabemos nada sobre estos virus excepto su genoma, la agrupación de virus en función de las relaciones entre sus secuencias de proteínas y ácidos nucleicos (filogenética) se ha convertido en un medio clave para definir taxones.

Todavía hay muchas preguntas, por ejemplo, ¿cómo se relacionan los taxones que creamos con las poblaciones de virus que vemos en la naturaleza, y podemos reconstruir de manera confiable la historia evolutiva temprana de los virus usando solo información de secuencia? No obstante, está claro que estamos entrando en una nueva era que nos ayudará a obtener una comprensión mucho más completa de la totalidad de los virus, sus complejas interacciones con sus huéspedes y sus funciones en los ecosistemas naturales.

"La taxonomía se describe a veces como una ciencia y otras como un arte, pero en realidad es un campo de batalla".
Bryson B. (2003). En una breve historia de casi todo (Nueva York, The Broadway Press).

¿Cómo se denominan los taxones de virus?

Cuando se combina con un buen sistema para nombrar taxones, la clasificación de virus proporciona un poderoso lenguaje de comunicación: en el aula, en el laboratorio, en el hospital, con las agencias reguladoras y con el público. El Comité Internacional de Taxonomía de Virus (ICTV) es responsable del desarrollo de este sistema. Existen reglas para nombrar taxones, en particular las terminaciones que se utilizan para indicar los diferentes rangos y el formato en el que se escriben los nombres. Los nombres de taxones distintos de las especies se han estandarizado durante mucho tiempo, y el ICTV ahora apunta activamente a estandarizar los nombres de las especies para hacer frente a la gran cantidad de virus recién descubiertos que tendrán que ser clasificados y nombrados en el futuro. Esta nomenclatura probablemente consistirá en dos palabras (un binomio) - el nombre del género seguido de un epíteto de especie - como lo describió por primera vez Carl Linnaeus (1707-1778) hace casi 300 años.

Una cosa es segura: ¡la taxonomía de virus continuará con apasionantes pasiones y un intenso debate!

¿Cómo se denominan los virus y las enfermedades víricas?

A diferencia de los taxones de virus, que son nombrados por el ICTV, los nombres de los virus son elegidos por los expertos que descubren e investigan los virus. Son válidos solo en la medida en que sean aceptados y utilizados por la comunidad pertinente. No hay reglas que regulen esto, pero en general, los virus obtienen sus nombres de sus anfitriones, la ubicación en la que se aislaron por primera vez, las manifestaciones de las enfermedades que causan, sus caracteres fenotípicos o combinaciones de estas cosas. Es sorprendente que, a pesar de la falta de regulación, los virólogos parecen trabajar intuitivamente dentro de un conjunto de reglas no escritas, utilizando un número limitado de patrones de denominación que permiten distinguir el virus, la especie de virus y la enfermedad entre sí. A veces funciona bien: el virus varicela-zóster pertenece a la especie Alfaherpesvirus humano 3 y causa varicela (aunque no es un virus “viruela”). En ocasiones, el sistema tiene menos éxito: el virus de la encefalitis japonesa pertenece a la especie Virus de la encefalitis japonesa y causa encefalitis japonesa.

La designación de nuevas enfermedades víricas también es un proceso bastante azaroso. Cuando el virus infecta a los seres humanos y causa una enfermedad, la Organización Mundial de la Salud (OMS) recomienda que los nombres de las enfermedades se basen en los síntomas de la enfermedad y, si se conoce el virus que causa la enfermedad, debe formar parte del nombre. Por otro lado, el nombre no debe incluir ubicaciones geográficas, nombres de personas, referencias culturales, poblacionales, industriales u ocupacionales, o términos que puedan incitar a un miedo indebido. Si no se siguen estas pautas, la propia OMS puede emitir un nombre provisional, que normalmente se confirmará más adelante en la Clasificación Internacional de Enfermedades.

"Prevenido, armado, estar preparado es la mitad de la victoria".
Miguel de Cervantes Saavedra (1856). “Aventuras de Don Quijote de la Mancha”. En Penguin Classics; Edición Rev Ed, 2003, (Londres: Penguin Books).

Perspectiva

Los virus tienen genomas pequeños, tiempos de generación cortos y, al menos en el caso de los virus de ARN, enzimas de replicación propensas a cometer errores. En consecuencia, evolucionan mucho más rápidamente que otros organismos. Esto brinda oportunidades únicas para estudiar la evolución de las poblaciones de virus circulantes (microevolución), así como la evolución de los virus durante períodos mucho más largos (macroevolución). Así como los virus han iluminado amplios aspectos de la biología, por ejemplo al permitirnos diseccionar el funcionamiento de las células que infectan, también brindan la oportunidad de probar los métodos taxonómicos utilizados en toda la biología, incluidos los enfoques para alinear secuencias y predecir las funciones. de proteínas altamente divergentes y evaluar la solidez de los programas de reconstrucción filogenética que involucran grandes conjuntos de datos. Los desarrollos futuros mejorarán la integración de los sistemas taxonómicos celulares y de virus y también tendrán impactos de gran alcance en las ciencias microbianas, vegetales, veterinarias, médicas, computacionales y ambientales. Finalmente, es obvio que ya no podemos restar importancia a los impactos sociales, económicos y personales de las epidemias y pandemias que han sido y seguirán siendo causadas por virus.

stuart siddell, Vicepresidente de ICTV
andres davison, Presidente de ICTV
www.ictv.global

Referencias

1. Pruijssers AJ, George AS, Schäfer A, et al. Remdesivir inhibe de forma potente el SARS-CoV-2 en células pulmonares humanas y el SARS-CoV quimérico que expresa la ARN polimerasa del SARS-CoV-2 en ratones. Preimpresión. bioRxiv. 2020; 2020.04.27.064279.
2. Pinto, D., Parque, Y., Beltramello, M. et al. Neutralización cruzada de SARS-CoV-2 por un anticuerpo monoclonal humano de SARS-CoV. Naturaleza (2020). https://doi.org/10.1038/s41586-020-2349-y
3. Gorbalenya, AE, Krupovic, M., Mushegian, A. et al. El nuevo alcance de la taxonomía de virus: dividir la virosfera en 15 rangos jerárquicos. Microbiol natural 5, 668 674-(2020)

Agradecimientos

Fotografía de Sigmund Freud: Max Halberstadt, 1921, dominio público, Biblioteca del Congreso.
Ilustración de un coronavirus: 2020, dominio público, Centros para el Control y la Prevención de Enfermedades, EE. UU.
Ejemplos de taxonomía de virus. 2020, Copyright de los autores. Puede usarse bajo una licencia CC-BY-4.0, con reconocimiento a la Referencia 3.
Ilustración de David S. Goodsell, RCSB Protein Data Bank; doi: 10.2210 / rcsb_pdb / goodsell-gallery-019