Virus. La Guerra De Los Mil Millones De Años: Por qué Los Humanos Somos Presa Fácil De Las Pandemias — Juan José Gómez Cadenas, Juan Botas / Virus. The Billion Years War: Why Humans Are Easy Prey To Pandemics by Juan José Gómez Cadenas, Juan Botas (spanish book edition)

El acierto del libro es que se intenta hacer muy didáctico aunque por momentos es explicado tecnicamente y los autores son expertos en sus áreas de investigación y es de agradecer. Recomendado.
Un virus, al igual que un vampiro, es un parásito energético. Drácula y compañía necesitan la sangre de sus víctimas para seguir funcionando. Las células que Veneno parasita almacenan energía en forma de un compuesto químico llamado trifosfato de adenosina, o ATP (por sus siglas en inglés). Los virus utilizan el ATP y los aminoácidos de sus rehenes para sintetizar sus propias proteínas y a menudo las grasas y cadenas de azúcares para formar sus envoltorios. Literalmente, les chupan la sangre.
En realidad, la respuesta a la pregunta de si un virus está vivo o no exige que definamos qué entendemos por «vida», un concepto bastante más difícil de precisar de lo que parece.
La dificultad tiene que ver con el hecho de que, posiblemente, existe un espectro continuo entre lo que está vivo y lo que no, y por lo tanto es una tierra de nadie donde no sabemos exactamente de lo que estamos hablando.
Los virus son, con diferencia, las entidades biológicas más abundantes del planeta. Se cuentan por cientos de millones por mililitro de agua marina y se estima que el número total en el planeta es aproximadamente 1031.
El origen de los virus permanece, a día de hoy, envuelto en el misterio. Aunque por su tamaño y características físicas no fosilizan, sabemos que son muy antiguos porque muchos de los dominios funcionales de sus proteínas son muy distintos de los de las proteínas de la mayoría de los seres vivos actuales, lo que sugiere un origen evolutivo muy temprano. De hecho, se ha sugerido que los primeros virus se remontan a los tiempos de LUCA (un término que se corresponde a las siglas en inglés de «Último Antepasado Universal Celular», esto es, el último antecesor común a todas las células actuales).
Las instrucciones codificadas por el virus hacen que la célula infectada sintetice primero ciertas proteínas virales que preparan y optimizan a la célula para que la replicación viral tenga éxito, después hacen que la maquinaria celular produzca cientos o miles de copias del ADN o del ARN, y, por último, la obligan a fabricar las proteínas necesarias para formar nuevas cápsidas. Estas se autoensamblan, formando una capa protectora en torno al nuevo material genético, y finalmente un pequeño ejército de virus es liberado de la célula, destruyéndola en el proceso. Dada la enorme eficiencia de replicación, si el sistema inmune no actúa rápido, la invasión puede extenderse con rapidez, teniendo consecuencias nefastas para el organismo.

El estilo de vida de los viruslíticos se corresponde a los siniestros escenarios que hemos descrito hasta ahora. El invasor penetra la célula, secuestra su maquinaria, la utiliza para replicarse y la destruye a la vez que se liberan miles de copias del parásito.
Sin embargo, no todos los virus son tan zafios. El estilo de vida de los viruslisogénicos es algo menos violento con sus rehenes. Estos okupas se cuelan de tapadillo en la célula para, a continuación, echarse la siesta (eso es, entran en fase durmiente) sin perjudicar de forma inmediata al huésped. Una estrategia común entre los virus lisogénicos es insertar su material genético en el de la célula invadida, de tal manera que cuando esta se divide la información del virus se propaga a toda la progenie celular. Curiosamente, el genoma de muchos de estos virus está hecho de ARN, mientras que el genoma celular siempre está hecho de ADN. Por otra parte, la maquinaria celular transcribe normalmente el ADN en ARN como paso intermedio para fabricar proteínas. Pues bien, los diminutos okupas lisogénicos son capaces de efectuar la operación inversa, esto es, transcribir su genoma de ARN a ADN para insertarlo en la célula utilizando una enzima llamada transcriptasa reversa —el nombre especifica claramente su función—.
Curiosamente, la técnica de asalto y camuflaje de los virus lisogénicos resulta, en algunas ocasiones, en una auténtica integración con el huésped. A lo largo de la evolución, muchos virus (llamados retrovirus) se han integrado en el genoma de nuestros antepasados, los vertebrados primitivos. El análisis de la composición de nuestro genoma sugiere que hasta un 5-8 % está compuesto por estos retrovirus endógenos. Con el tiempo, estos matones profesionales han optado por una vía más cívica. Han perdido la capacidad de generar las proteínas que les hacen virulentos, pero a cambio han asegurado su transmisión con la de nuestros propios genes. En otras palabras, los retrovirus han eternizado la latencia para asegurarse su éxito evolutivo.

La guerra entre los virus y las bacterias, como es de esperar, no es menos intensa ni menos despiadada que la que protagonizan las arqueas, y lleva produciéndose el mismo tiempo: tres mil millones de años, prácticamente desde el origen de la vida en el planeta.
Los numerosos virus predadores de bacterias se conocen como bacteriófagos —literalmente, comedores de bacterias— o, simplemente, como hemos apuntado más arriba, fagos. Ya hemos presentado brevemente a los fagos lambda (λ) y beta (β), simpáticos okupas lisogénicos de la E. coli y de la C. diphtheriae . Otro de los miembros famosos de este club es el T4, un representante emblemático de la familia de los fagos caudovirales, cuyo aspecto recuerda a una araña alienígena de cabeza icosaédrica, largo cuello y finas patas. En una novela de terror, la cabeza de la araña albergaría un enorme y malvado cerebro. El T4, en cambio, como buen miembro del Club Veneno, es un tipo simple. Todo lo que se oculta en su cabeza es el ADN que contiene la información genética que está programado para propagar.
Entre los virus que infectan a los animales invertebrados está la familia de baculovirus, cuyas víctimas incluyen insectos, como las mariposas y las polillas, además de otros artrópodos más sabrosos, como las gambas.
Los baculovirus son incapaces de replicarse en células humanas y, puesto que no suponen riesgo, se utilizan en el laboratorio en la producción de proteínas y vacunas. Una aplicación muy común en la que se usan baculovirus es la producción de vacunas contra la gripe aviar H5N1. También se han utilizado como biopesticidas para luchar contra plagas de insectos que destruyen las cosechas.
Un ejemplo notable es el de un baculovirus que infecta exclusivamente las larvas (orugas) de Lymantria dispar, una polilla llamada lagarta peluda, o polilla gitana (gypsy moth, en inglés). La oruga de lagarta peluda se esconde en el suelo, o en la corteza del árbol.

Si bien es cierto que nuestro sistema inmune dispone de temibles defensas, no lo es menos que los patógenos que nos han diezmado desde la Antigüedad han aprendido a burlarlas. Un ejemplo extremo, es el ebolavirus, cuya armadura es extremadamente resistente a los ataques de los leucocitos y cuya capacidad de destrucción es apabullante. De hecho, el monstruo es demasiado letal para sus propios intereses por dos razones: acaba con sus víctimas rápidamente y produce síntomas muy agudos, que anuncian a los cuatro vientos a otros posibles huéspedes que el organismo está infectado, dándoles la posibilidad de poner tierra de por medio. Esta es una de las causas por las que las epidemias de ébola han sido relativamente limitadas. La propagación y el número absoluto de infectados de la más terrible, en 2014, fue casi anecdótica comparada con la del nuevo coronavirus y, aunque la letalidad en 2014 excedía el 50 %, el número de víctimas fue también pequeño comparado con el SARS-CoV-2. Este último ha infectado —mientras escribimos este libro— a más de 20 millones de personas frente a las 30.000 que infectó la última epidemia de ébola.
Cada uno de estos virus tiene su equivalente en primates, ya que tanto ellos como nosotros los heredamos de antecesores comunes —ya hemos mencionado que los herpes son muy antiguos—. Puesto que han evolucionado con nosotros, los herpes infectan a todas las poblaciones humanas del planeta. Su estrategia de transmisión es muy variada: por la leche materna (CMV), entre miembros de una familia y por contactos próximos vía saliva (HSV-1, CMV, EBV, HHV-6, HHV-7 y KSHV). Muchos de ellos tienen un éxito tremendo y algunos infectan esencialmente a todo el mundo en el planeta.
Un ejemplo de mutantes lo encontramos en los virus de la gripe (Influenza). Estos virus circulan continuamente entre nosotros y —debido a su genoma de ARN— van acumulando cambios, un proceso que se denomina deriva antigénica, y que es responsable de que el virus de la gripe (o mejor dicho, los virus, ya que existen tres cepas: A, B y C, y dentro de estas tres cepas hay multitud de subtipos) sea un poco distinto cada año. Eso origina que el sistema inmune de cierta fracción de personas no lo reconozca, lo que provoca los brotes anuales de gripe. La vacuna anual contra la gripe presenta al sistema inmune una versión relativamente reciente del (de los) virus, de tal manera que en muchos casos los anticuerpos que generamos los pueden combatir. De ahí que la vacuna anual sea eficiente (aunque no 100 %, ya que el virus sigue mutando y en algunos casos se las compone para evadir los nuevos anticuerpos), pero sea necesario refrescarla cada año.
Pero hay otro mecanismo, con el que el virus de la gripe es capaz de golpearnos aún más duramente. El nombre técnico es desplazamiento antigénico y lo que implica es que el experimenta recombinación genética. En lugar de una pequeña mutación respecto al del año anterior, aparece un virus con genes totalmente desconocidos para el sistema inmune. El resultado es una pandemia de gripe.

Quizás la pandemia que estamos viviendo nos enseñe cierta prudencia. Ciertamente, parece aconsejable que la investigación científica nos prepare, cuando todavía estamos a tiempo, para escenarios como los que estamos describiendo. Un ejemplo de esta actividad es la que se lleva a cabo en el Centro para el Control y la Prevención de Enfermedades Infecciosas estadounidense CDC (por siglas en inglés), donde se investiga sobre vacunas con menos complicaciones que las utilizadas hasta ahora. Gracias a estas investigaciones, en las que tuvieron un papel protagonista científicos españoles, hoy conocemos mejor que nunca los mecanismos de los que se vale el Variola virus para burlar nuestras defensas. Su estrategia es producir una proteína que bloquea interferones de tipo 1 —moléculas producidas por nuestro sistema inmunitario para defenderse de las infecciones virales—. La relevancia clínica de este descubrimiento es que en caso de necesidad se podrían desarrollar nuevas y efectivas vacunas contra la viruela que funcionasen atacando la proteína viral que bloquea interferones.

La enfermedad que conocemos como fiebre amarilla ha sido endémica en África desde hace milenios, por eso las poblaciones negras de la parte occidental del continente que fueron secuestradas como esclavos eran muy resistentes. No así los nativos (ni de los europeos), que carecían de defensas contra un virus desconocido para su sistema inmunitario. Además, a diferencia de la viruela, la polio o el sarampión, que saltan de persona a persona, la fiebre amarilla es un ejemplo de patógeno que se propaga vía un vector, los mosquitos Aedes aegypti, que llegaron a las islas en los mismos barcos que traían a los africanos. ¿El resultado? Una nueva plaga que acabó de exterminar a los nativos caribeños, aumentando la necesidad de mano de obra para reemplazarlos y, por lo tanto, azuzando la importación de más esclavos negros. Un perfecto bucle retroalimentado de consecuencias catastróficas.
La fiebre amarilla resultó ser tan letal, que, de hecho, interfirió con la exploración y explotación del Caribe y frenó la colonización del África occidental por parte de las potencias europeas. La evolución de la enfermedad no tenía nada que envidarle, en términos de crueldad, a la viruela. Los síntomas empezaban con dolores de cabeza, fiebre y sensación de malestar, seguidos, en cuestión de horas, por calambres, escalofríos y vómitos. A los cinco días se desataban hemorragias internas, el hígado empezaba a funcionar mal y el paciente se volvía literalmente amarillo. La mortalidad entre la población susceptible —esto es, la que nunca había sido expuesta al virus— podía llegar a superar el 50 %, cebándose, además, a diferencia de otras plagas, como la viruela —con su infame predilección por los niños— o la COVID-19 —con su preferencia por las personas mayores—, en hombres jóvenes y fuertes.
Otra característica de la enfermedad que la hacía particularmente terrible era lo misterioso de su naturaleza. Aunque la viruela era muy temida, se trataba de un monstruo conocido y se entendía, de manera más o menos empírica, que evitar la cercanía de los enfermos era un método efectivo.
La diferencia con la situación actual, por supuesto, es la velocidad de propagación. La fiebre amarilla necesitó un siglo para llegar a Europa, mientras que la COVID-19 ha invadido el mundo en pocas semanas. Pero no olvidemos que en la Aldea Global también los virus viajan en avión.
La historia de esta enfermedad ofrece todavía otra analogía con la actualidad. Como todos sabemos, el SARS-CoV-2 ha sido capaz de sacudir la economía del planeta. Pues bien, la independencia de Haití y el fin de la expansión francesa en el Caribe se deben al virus de la fiebre amarilla.
En 2017 se puso en marcha la iniciativa EYE (del inglés, Eliminate Yellow Fever Epidemics. En español, Eliminar la epidemia de la fiebre amarilla), en la que se involucraron más de 50 países con el objetivo de controlar las recurrentes epidemias en 40 países de África y América donde la plaga todavía persiste.
La lección obvia es que la interferencia constante de los humanos con el ecosistema puede tener un coste muy alto. A medida que la deforestación y el cambio climático alteran los grandes ecosistemas naturales todavía presentes en el planeta, vamos comprando boletos para una macabra lotería en la que un virus más o menos inofensivo para una especie animal —monos, murciélagos o armadillos— salte a la nuestra, quizás con la ayuda de un vector que permita su rápida propagación, y origine una nueva pandemia.

El ebolavirus pertenece a la misma familia de filovirus —las temibles víboras de este relato— que el marburgvirus y produce una enfermedad parecida… Pero todavía más letal. Al igual que su siniestro primo, el virus del ébola, desintegra literalmente los órganos internos de los infortunados en los que se ceba, con una tasa de mortalidad que en la cepa más virulenta pasa del 80 %. Mabalo Lokela fue la primera víctima de la epidemia que se desató en 1976 en la aldea de Yambuku. Una semana después de su muerte, enfermaron su esposa, su hija mayor, su madre y su suegra, todas las cuales lo habían estado cuidando, sin saber que el virus, como el más desalmado de los francotiradores, se aprovecha de la abnegación para propagarse. En total, veintiuna personas, familiares y amigos de Antoine, contrajeron la enfermedad, de los que dieciocho murieron. Una de las pocas supervivientes fue su esposa, Sophie.
Mientras la enfermedad se extendía a toda la región limítrofe con Yambuku y el número de víctimas aumentaba, otra epidemia se declaraba en la ciudad de Maridi, en el sur de Sudán. Los síntomas de la enfermedad parecían idénticos a la que asolaba Yambuku, algo tremendamente preocupante, dado la considerable distancia entre ambos países. Si se trataba del mismo virus, ¿cómo había conseguido propagarse el patógeno? En 1976 no había contacto alguno entre el sur de Sudán y Zaire. Si el virus había conseguido viajar entre ambos países, ¿qué le impedía propagarse fuera de África y desatar la epidemia más letal de la historia?.
La situación era lo bastante alarmante como para que la OMS tomara cartas en el asunto. A lo largo de los meses de octubre y noviembre, muestras de sangre provenientes de víctimas de la enfermedad en Zaire y en Sudán fueron enviadas al Centro para el Control y la Prevención de Enfermedades en Estados Unidos y a otros laboratorios especializados en el Reino Unido, Francia, Bélgica y Alemania.
Hacia finales de 2015, la plaga se había extinguido, dejando tras de sí un reguero de muerte y desesperación que incluyó 22.000 huérfanos. Los efectos económicos sobre África, incluyendo muchas naciones que no habían sufrido la epidemia, también fueron devastadores debido al descenso del comercio, las cancelaciones de vuelos y las fugas de los siempre nerviosos capitales. En muchos aspectos, la propagación del ébola en África a lo largo de 2014 supuso una premonición —con un virus menos infeccioso, pero muchísimo más letal— de la actual pandemia, que ha llegado apenas seis años después. También en el caso del SARS-CoV-2 hemos asistido a una lentitud de respuesta de las organizaciones internacionales —no obstante, la OMS declaró un PHEIC en el caso del SARS-CoV-2 tan solo un mes después de que las autoridades chinas informaran de la existencia del patógeno— y a actitudes negacionistas por parte de los Gobiernos de muchos países que han complicado, y siguen complicando, el problema sanitario. Pero en 2014, el mundo se limitó a ignorar la escritura en la pared, ya que el problema apenas afectaba a los países «avanzados». Aunque no del todo. El ébola evocó en todo el mundo las peores pesadillas. No es difícil imaginar un escenario en el que un virus con la letalidad del ébola desarrolla la capacidad de propagarse por el aire, volviéndose tan contagioso como el SARS-CoV-2, la viruela o el sarampión. Afortunadamente, la combinación de mutaciones que se necesitarían para que esto ocurriera son bastante improbables.

Además del SARS-CoV-2, hay otros seis coronavirus conocidos que se propagan en humanos y todos ellos infectan las vías respiratorias, aunque no se limitan solo a estas. Cuatro de ellos producen resfriado común: HCoV-229E, HCoV-NL63, HCoV-OC43 y HCoV-HKU1 (HCoV significa coronavirus humano). Nunca dimos excesiva importancia a esta banda, porque, aunque bastante infecciosos, las consecuencias de la infección suelen ser muy leves. Sin embargo, hace algo menos de veinte años, el club coronavirus humano produjo su primer socio peligroso. Se trata del SARS-CoV, causante de la enfermedad SARS (de las siglas en inglés Severe Acute Respiratory Syndrome). Este primo hermano del virus de moda se identificó en 2002-2003, y creó una epidemia que afectó a más de 8.000 personas distribuidas en 26 países (en ese sentido originó una «pequeña pandemia», ya que se extendió mucho geográficamente, pero el número total de casos fue modesto), produciendo una tasa de mortalidad cercana al 10 %, similar a la de la gripe de 1918. En 2012 apareció el segundo delincuente, el MERS-CoV, que causa la enfermedad conocida como MERS (Middle East Respiratory Syndrome), mucho más letal que la del SARS y en la misma que la viruela y otros asesinos profesionales, causando un terrorífico 37 % de mortalidad. El SARS-CoV-2 es más sobrio que sus predecesores. Probablemente su tasa de mortalidad se sitúe en torno al 1 % (la letalidad, de acuerdo a los casos confirmados, sería del ~ 4 % pero el número real exige dividir por el número de infectados, mucho menor que el de casos diagnosticados, debido en buena parte a la alta tasa de asintomáticos).
El origen evolutivo exacto del SARS-CoV-2 parece estar en la especie Rhinolophus affinis. Este murciélago es infectado por RaTG13, un coronavirus muy similar (96 % del genoma es idéntico) al SARS-CoV-2 humano. Los análisis comparativos de los genomas de coronavirus de Rhinolophus nos enseñan otro dato importante: la parte de la proteína de espícula que permite la unión del SARS-CoV-2 a los receptores de las células humanas está presente en muchos de los coronavirus que infectan a Rhinolophus ,lo que sugiere que otros virus provenientes de la extensa reserva disponible en los murciélagos podrían adquirir en el futuro la capacidad de infectar a humanos sin pasar necesariamente por especies intermedias.
La característica más llamativa del SARS-CoV-2 (y, de hecho, de todos los coronavirus) es el abrigo de glicoproteínas con forma de espícula (spike en inglés) que al microscopio electrónico recuerdan la corona solar —de ahí el origen del nombre coronavirus—. Pues bien, la glicoproteína de espícula es la llave que utiliza el invasor para penetrar en las células humanas. Durante la presente pandemia, sabemos que el virus ya ha evolucionado, aumentando su capacidad infectiva. Desde marzo de 2020 la llamada mutación G (D614G, sustitución de ácido aspártico por glicina en aminoácido 614) en la proteína de espícula se ha convertido en la forma dominante en la pandemia.
SARS-CoV-2 y otros coronavirus (MERS-CoV, HCoV-NL63 y el primer SARS-CoV) manipulan una serie de proteínas que están en la superficie de células epiteliales en las vías respiratorias y, por tanto, presentan un blanco fácil para virus propagados por micro-gotas en aerosoles de aire.
Pero el COVID-19 es mucho más que un síndrome respiratorio. Los médicos de las unidades de cuidados intensivos de cualquier hospital del mundo son testigos directos de las otras complicaciones de la enfermedad, que incluyen patologías cardiacas, hepáticas, renales, oculares, dermatológicas, gastrointestinales, del sistema nervioso, etc. Pues bien, el hecho de que el receptor ACE2 esté presente en muchos de estos tejidos extra-pulmonares, así como en el endotelio venoso y arterial de gran parte de estos órganos, sugiere que el virus se aprovecha de la existencia de una puerta de entrada para infectar a dichos órganos, causándoles daños que se traducen en las patologías observadas en muchos pacientes.
Una patología particularmente severa observada en pacientes de COVID-19 es la respuesta anormal y excesiva del sistema inmune conocida como «tormenta de citoquinas». Las citoquinas son moléculas que actúan como mensajeros y cuya misión es enviar instrucciones al ejército de élite que el sistema inmune moviliza para combatir al enemigo. Cuando las citoquinas son escasas, la defensa se debilita y el virus avanza, pero si hay demasiadas, las órdenes a las tropas se vuelven confusas y caóticas, lo que resulta en un contraataque excesivamente agresivo que destruye demasiadas células propias, en su obsesión por atajar la infección. Por suerte, es posible diagnosticar rápidamente esta respuesta descontrolada mediante un análisis de sangre, lo que aumenta las probabilidades de una prognosis favorable de la enfermedad.
La probabilidad de morir de COVID-19 es diez veces más alta para un hombre de 50 años que para uno de 30, y cien veces más alta si ya se han cumplido los setenta. Aquí es necesario volver a recalcar el desastre vergonzoso de las residencias de ancianos. Esta catástrofe ha ocurrido en muchos países desarrollados, incluidos España y Estados Unidos, e invita a una profunda reflexión: ¿qué clase de sociedad somos si permitimos que ocurra esto a aquellos que les debemos todo? Si añadimos el alto nivel de asintomáticos que hay entre las personas de menor edad, nos topamos con un mecanismo de transmisión particularmente siniestro. El virus se propaga rápidamente entre jóvenes, a los que afecta poco, expandiéndose en silencio, ya que los asintomáticos y casos leves no acaban en las UCI.

Un sistema ágil y eficiente, capaz de tomar medidas valientes, realizar ipso facto pruebas a cualquier sospechoso, y, caso de dar positivo, lanzarse a rastrear sus contactos (testando a cada uno de ellos y si es necesario repitiendo el proceso), puede mantener controlada la pandemia hasta la llegada de la tan ansiada vacuna. Ese sistema precisa de numerosos efectivos (pero el coste total de los rastreadores es insignificante comparado con lo que cuesta las UCI abarrotadas o los hospitales de campaña), amplia coordinación (lo que exige que los Gobiernos autonómicos se pongan de acuerdo) y un robusto soporte informático y telemático, que no debería ser un problema en la segunda década del siglo XXI . En resumidas cuentas, la tan temida segunda oleada (que podría estar iniciándose cuando cerramos este libro, a principios del mes de agosto de 2020) es evitable, pero los indicios de los que disponemos nos hace temer que seamos incapaces de hacerlo.
La pandemia de la COVID-19 va a dejar, al menos, un millón de muertos en el mundo. La tragedia ya nos ha golpeado con la ferocidad de una galería de carbón que se desploma. Pero está en nuestra mano evitar que se amplifique aún más. Y, sobre todo, deberíamos aprender qué hacer para evitar que se repita.
No olvidemos que el SARS-CoV-2 ha sido el más conocido, pero no es ni el primero ni el último de los virus peligrosos del siglo XXI.
La carrera por la vacuna no es la única manifestación del esfuerzo científico por contener la pandemia. Una de las áreas más interesantes que se está desarrollando a marchas forzadas en los últimos meses, y en la que participan activamente los autores de esta obra, es la combinación de nanotecnología, bioquímica y física para diseñar auténticas «trampas» capaces de atrapar los virus casi de uno en uno, utilizando «redes» de anticuerpos anclados a superficies preparadas para actuar como detectores, como, por ejemplo, transistores de grafeno (ver figura 1). Hay muchos otros ejemplos. Es muy posible que en un tiempo breve podamos considerar la pandemia controlada.
Nadie discute en este momento que es preciso invertir lo que haga falta en este tipo de ciencia. Hay casi un cheque en blanco para trabajar en la vacuna, los antivirales o los sistemas de detección del SARS-CoV-2. Pero no es suficiente. Los avances científicos más espectaculares, los que transforman el mundo, ocurren a menudo como consecuencia de la investigación básica, no necesariamente orientada a resolver un problema concreto, y mucho menos en un tiempo tan breve.
Esta sociedad educada y científicamente informada es necesaria para enfrentarse a otro gran peligro del que estamos bien avisados. Nuestra especie, Homo sapiens, se está convirtiendo en el patógeno que causa fiebre al planeta en forma de calentamiento global. Todavía está en nuestras manos evitar la catástrofe, pero solo si abandonamos nuestro actual comportamiento, que podemos llamar «lítico», y que conduce a la destrucción del planeta infectado. Debemos responder cuanto antes y aprender de los otros virus, los que evolucionaron y cambiaron su estilo de vida para beneficio propio y también de su huésped, en nuestro caso, el planeta Tierra.

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The success of the book is that it tries to be very didactic although at times it is technically explained. and the authors are experts in their areas of research and it is appreciated to all readers. Recommended book.
A virus, like a vampire, is an energetic parasite. Dracula and company need the blood of their victims to keep functioning. The cells that Venom parasitizes store energy in the form of a chemical called adenosine triphosphate, or ATP (for its acronym in English). Viruses use the ATP and amino acids of their hostages to synthesize their own proteins and often the fats and sugar chains to form their envelopes. They literally suck their blood.
In fact, the answer to the question of whether a virus is alive or not requires that we define what we mean by “life”, a concept that is far more difficult to pin down than it seems.
The difficulty has to do with the fact that, possibly, there is a continuous spectrum between what is alive and what is not, and therefore it is a no man’s land where we do not know exactly what we are talking about.
Viruses are by far the most abundant biological entities on the planet. They number in the hundreds of millions per milliliter of seawater and the total number on the planet is estimated to be approximately 1031.
The origin of viruses remains, to this day, shrouded in mystery. Although they do not fossilize due to their size and physical characteristics, we know that they are very old because many of the functional domains of their proteins are very different from those of the proteins of most living beings today, suggesting a very early evolutionary origin. In fact, it has been suggested that the first viruses date back to the times of LUCA (a term that corresponds to the acronym in English of “Last Universal Cell Ancestor”, that is, the last common ancestor to all current cells).
Instructions encoded by the virus cause the infected cell to first synthesize certain viral proteins that prime and optimize the cell for successful viral replication, then cause the cellular machinery to produce hundreds or thousands of copies of DNA or RNA, and Finally, they force it to make the proteins necessary to form new capsids. These self-assemble, forming a protective layer around the new genetic material, and finally a small army of viruses is released from the cell, destroying it in the process. Given the enormous replication efficiency, if the immune system does not act quickly, the invasion can spread rapidly, with dire consequences for the body.

The lifestyle of virus-viruses corresponds to the sinister scenarios that we have described so far. The invader penetrates the cell, hijacks its machinery, uses it to replicate, and destroys it while releasing thousands of copies of the parasite.
However, not all viruses are so uncouth. The lifestyle of lysogenic viruses is somewhat less violent towards their hostages. These squatters sneak into the cell and then take a nap (that is, they enter the sleeping phase) without immediately harming the host. A common strategy among lysogenic viruses is to insert their genetic material into that of the invaded cell, in such a way that when the invaded cell is divided, the information of the virus spreads to all cell progeny. Interestingly, the genome of many of these viruses is made of RNA, while the cellular genome is always made of DNA. On the other hand, the cellular machinery normally transcribes DNA into RNA as an intermediate step to make proteins. Well, the tiny lysogenic squatters are capable of doing the reverse, that is, transcribing their genome from RNA to DNA to insert it into the cell using an enzyme called reverse transcriptase — the name clearly specifies its function.
Interestingly, the assault and camouflage technique of lysogenic viruses results, on some occasions, in a true integration with the host. Throughout evolution, many viruses (called retroviruses) have integrated into the genome of our ancestors, the primitive vertebrates. Analysis of the composition of our genome suggests that up to 5-8% is composed of these endogenous retroviruses. Over time, these professional bullies have taken a more civic path. They have lost the ability to generate the proteins that make them virulent, but in return they have ensured their transmission with that of our own genes. In other words, retroviruses have perpetuated latency to ensure their evolutionary success.

The war between viruses and bacteria, as one might expect, is no less intense or less ruthless than that of archaea, and has been going on for the same time: three billion years, practically since the origin of life in the planet.
The numerous bacteria-predating viruses are known as bacteriophages — literally, bacteria-eaters — or simply, as we have noted above, phages. We have already briefly presented the phages lambda (λ) and beta (β), sympathetic lysogenic squats of E. coli and C. diphtheriae. Another famous member of this club is T4, an emblematic representative of the family of caudoviral phages, whose appearance is reminiscent of an alien spider with an icosahedral head, long neck and thin legs. In a horror novel, the head of the spider would house a huge and evil brain. T4, on the other hand, as a good member of the Venom Club, is a simple guy. All that is hidden in your head is the DNA that contains the genetic information that it is programmed to propagate.
Among the viruses that infect invertebrate animals is the baculovirus family, whose victims include insects, such as butterflies and moths, as well as other more palatable arthropods, such as prawns.
Baculoviruses are unable to replicate in human cells and, since they do not pose a risk, are used in the laboratory in the production of proteins and vaccines. A very common application in which baculoviruses are used is the production of H5N1 avian influenza vaccines. They have also been used as biopesticides to fight insect pests that destroy crops.
A notable example is that of a baculovirus that exclusively infects the larvae (caterpillars) of Lymantria dispar, a moth called the hairy lizard, or gypsy moth. The hairy lizard caterpillar hides in the ground, or in the bark of the tree.

While it is true that our immune system has formidable defenses, it is no less so that the pathogens that have decimated us since ancient times have learned to circumvent them. An extreme example is the ebolavirus, whose armor is extremely resistant to the attacks of leukocytes and whose destruction capacity is overwhelming. In fact, the monster is too lethal for its own interests for two reasons: it destroys its victims quickly and produces very acute symptoms, which announce from the rooftops to other possible hosts that the organism is infected, giving them the possibility of laying land on through. This is one of the reasons why the Ebola epidemics have been relatively limited. The spread and the absolute number of infected of the most terrible, in 2014, was almost anecdotal compared to that of the new coronavirus and, although the lethality in 2014 exceeded 50%, the number of victims was also small compared to the SARS-CoV -two. The latter has infected – as we write this book – more than 20 million people compared to the 30,000 infected by the last Ebola epidemic.
Each of these viruses has its equivalent in primates, since both they and we inherit them from common ancestors – we have already mentioned that herpes are very old. Since they have evolved with us, herpes infects all human populations on the planet. Its transmission strategy is very varied: through breast milk (CMV), between family members and through close contacts via saliva (HSV-1, CMV, EBV, HHV-6, HHV-7 and KSHV). Many of them are tremendously successful and some infect essentially everyone on the planet.
An example of mutants is found in influenza viruses (Influenza). These viruses continuously circulate among us and – due to their RNA genome – they accumulate changes, a process called antigenic drift, and which is responsible for the flu virus (or rather, viruses, since there are three strains: A, B and C, and within these three strains there are a multitude of subtypes) is a little different each year. This means that the immune system of a certain fraction of people does not recognize it, which causes annual outbreaks of flu. The annual flu vaccine presents the immune system with a relatively recent version of the virus, in such a way that in many cases the antibodies we generate can fight them. Hence, the annual vaccine is efficient (although not 100%, since the virus continues to mutate and in some cases it is composed to evade the new antibodies), but it is necessary to refresh it every year.
But there is another mechanism, with which the flu virus is capable of hitting us even harder. The technical name is antigenic displacement and what it implies is that he undergoes genetic recombination. Instead of a small mutation compared to the previous year, a virus appears with genes totally unknown to the immune system. The result is a flu pandemic.

Perhaps the pandemic we are experiencing will teach us some caution. Certainly, it seems advisable that scientific research prepare us, while we still have time, for scenarios like the ones we are describing. An example of this activity is the one carried out at the US Center for the Control and Prevention of Infectious Diseases CDC (for acronym in English), where research on vaccines with fewer complications than those used so far. Thanks to these investigations, in which Spanish scientists played a leading role, today we know better than ever the mechanisms that the Variola virus uses to circumvent our defenses. Their strategy is to produce a protein that blocks type 1 interferons – molecules produced by our immune system to defend ourselves against viral infections. The clinical relevance of this discovery is that if necessary, new and effective vaccines against smallpox could be developed that work by attacking the viral protein that blocks interferons.

The disease that we know as yellow fever has been endemic in Africa for millennia, so the black populations of the western part of the continent who were kidnapped as slaves were very resistant. Not so the natives (or Europeans), who lacked defenses against a virus unknown to their immune system. Also, unlike smallpox, polio or measles, which jump from person to person, yellow fever is an example of a pathogen that spreads via a vector, the Aedes aegypti mosquitoes, which arrived on the islands in the same boats that brought the Africans. The result? A new plague that finished exterminating the Caribbean natives, increasing the need for labor to replace them and, therefore, spurring the importation of more black slaves. A perfect feedback loop of catastrophic consequences.
Yellow fever turned out to be so deadly that, in fact, it interfered with the exploration and exploitation of the Caribbean and slowed the colonization of West Africa by European powers. The evolution of the disease had nothing to envy, in terms of cruelty, to smallpox. Symptoms began with headaches, fever, and feeling sick, followed within hours by cramps, chills, and vomiting. Within five days, internal bleeding broke out, the liver began to malfunction, and the patient literally turned yellow. Mortality among the susceptible population —that is, those that had never been exposed to the virus— could exceed 50%, also feeding on it, unlike other pests, such as smallpox —with its infamous predilection for children— or COVID-19 – with its preference for older people – in young and strong men.
Another feature of the disease that made it particularly terrible was its mysterious nature. Although smallpox was very feared, it was a known monster and it was understood, more or less empirically, that avoiding the proximity of the sick was an effective method.
The difference from the current situation, of course, is the speed of propagation. Yellow fever took a century to reach Europe, while COVID-19 has invaded the world in just a few weeks. But let’s not forget that in the Global Village viruses also travel by plane.
The history of this disease offers yet another analogy with today. As we all know, SARS-CoV-2 has been able to shake up the planet’s economy. Well, the independence of Haiti and the end of French expansion in the Caribbean are due to the yellow fever virus.
In 2017, the EYE initiative (Eliminate Yellow Fever Epidemics. In Spanish, Eliminate the yellow fever epidemic) was launched, in which more than 50 countries were involved with the aim of controlling recurring epidemics in 40 countries. from Africa and America where the plague still persists.
The obvious lesson is that constant human interference with the ecosystem can come at a very high cost. As deforestation and climate change alter the great natural ecosystems still present on the planet, we are buying tickets for a macabre lottery in which a virus more or less harmless to an animal species – monkeys, bats or armadillos – jumps to the ours, perhaps with the help of a vector that allows its rapid spread, and causes a new pandemic.

The ebolavirus belongs to the same family of filoviruses – the fearsome snakes in this story – as the marburgvirus and produces a similar disease … But even more lethal. Like its sinister cousin, the Ebola virus, it literally disintegrates the internal organs of the unfortunate on which it breeds, with a mortality rate that in the most virulent strain exceeds 80%. Mabalo Lokela was the first victim of the epidemic that broke out in 1976 in the village of Yambuku. A week after his death, his wife, eldest daughter, mother and mother-in-law, all of whom had been caring for him, fell ill, unaware that the virus, as the most heartless of snipers, takes advantage of self-denial to spread. . In total, twenty-one people, relatives and friends of Antoine, contracted the disease, of which eighteen died. One of the few survivors was his wife, Sophie.
As the disease spread to the entire region bordering Yambuku and the number of victims increased, another epidemic broke out in the city of Maridi, in southern Sudan. The symptoms of the disease seemed identical to the one that plagued Yambuku, something extremely worrying, given the considerable distance between the two countries. If it was the same virus, how had the pathogen spread? In 1976 there was no contact between southern Sudan and Zaire. If the virus had managed to travel between the two countries, what was preventing it from spreading outside Africa and unleashing the deadliest epidemic in history?
The situation was alarming enough for WHO to take action on the matter. Throughout the months of October and November, blood samples from victims of the disease in Zaire and Sudan were sent to the Center for Disease Control and Prevention in the United States and other specialized laboratories in the United Kingdom, France. , Belgium and Germany.
By the end of 2015, the plague had died out, leaving behind a trail of death and despair that included 22,000 orphans. The economic effects on Africa, including many nations that had not suffered the epidemic, were also devastating due to declining trade, flight cancellations and the flight of ever-nervous capitals. In many ways, the spread of Ebola in Africa throughout 2014 was a premonition – with a less infectious virus, but vastly more deadly – of the current pandemic, which has arrived just six years later. Also in the case of SARS-CoV-2 we have witnessed a slow response from international organizations – however, the WHO declared a PHEIC in the case of SARS-CoV-2 just one month after the Chinese authorities reported the existence of the pathogen — and denial attitudes on the part of the governments of many countries that have complicated, and continue to complicate, the health problem. But in 2014, the world simply ignored the handwriting on the wall, as the problem hardly affected the “advanced” countries. Although not quite. Ebola evoked the world’s worst nightmares. It is not difficult to imagine a scenario in which a virus with the lethality of Ebola develops the ability to spread through the air, becoming as contagious as SARS-CoV-2, smallpox or measles. Fortunately, the combination of mutations that it would take for this to occur is highly unlikely.

In addition to SARS-CoV-2, there are six other known coronaviruses that spread in humans and all of them infect the respiratory tract, although they are not limited only to these. Four of them cause the common cold: HCoV-229E, HCoV-NL63, HCoV-OC43 and HCoV-HKU1 (HCoV stands for human coronavirus). We never gave too much importance to this band, because, although quite infectious, the consequences of the infection are usually very mild. However, just under twenty years ago, the human coronavirus club produced its first dangerous partner. It is about SARS-CoV, which causes the disease SARS (Severe Acute Respiratory Syndrome). This first cousin of the fashionable virus was identified in 2002-2003, and created an epidemic that affected more than 8,000 people distributed in 26 countries (in that sense it originated a “small pandemic”, since it was geographically widespread, but the number total cases was modest), producing a mortality rate close to 10%, similar to that of the 1918 flu. In 2012, the second offender appeared, MERS-CoV, which causes the disease known as MERS (Middle East Respiratory Syndrome ), much more lethal than SARS and the same as smallpox and other professional killers, causing a terrifying 37% mortality. SARS-CoV-2 is more sober than its predecessors. Probably its mortality rate is around 1% (the fatality, according to confirmed cases, would be ~ 4% but the real number requires dividing by the number of infected, much lower than the number of diagnosed cases, due to much to the high rate of asymptomatic).
The exact evolutionary origin of SARS-CoV-2 appears to be in the species Rhinolophus affinis. This bat is infected by RaTG13, a coronavirus very similar (96% of the genome is identical) to human SARS-CoV-2. Comparative analyzes of the Rhinolophus coronavirus genomes reveal another important piece of information: the part of the spike protein that allows SARS-CoV-2 to bind to receptors on human cells is present in many of the coronaviruses that infect humans. Rhinolophus, suggesting that other viruses from the extensive pool available in bats could in the future acquire the ability to infect humans without necessarily passing through intermediate species.
The most striking feature of SARS-CoV-2 (and, indeed, of all coronaviruses) is the spike-shaped coat of glycoproteins (spike in English) that under the electron microscope resembles the solar corona – hence the origin of the name coronavirus. Well, spike glycoprotein is the key that the invader uses to penetrate human cells. During the current pandemic, we know that the virus has already evolved, increasing its infectious capacity. Since March 2020 the so-called G mutation (D614G, substitution of aspartic acid for glycine at amino acid 614) in the spike protein has become the dominant form in the pandemic.
SARS-CoV-2 and other coronaviruses (MERS-CoV, HCoV-NL63 and the first SARS-CoV) manipulate a series of proteins that are on the surface of epithelial cells in the respiratory tract and therefore present an easy target for viruses spread by micro-droplets in air aerosols.
But COVID-19 is much more than a respiratory syndrome. Doctors in the intensive care units of any hospital in the world are direct witnesses of the other complications of the disease, which include cardiac, liver, kidney, eye, dermatological, gastrointestinal, nervous system pathologies, etc. Well, the fact that the ACE2 receptor is present in many of these extrapulmonary tissues, as well as in the venous and arterial endothelium of a large part of these organs, suggests that the virus takes advantage of the existence of a gateway to infect these organs, causing damage that results in the pathologies observed in many patients.
A particularly severe pathology seen in COVID-19 patients is the abnormal and excessive response of the immune system known as a “cytokine storm.” Cytokines are molecules that act as messengers and whose mission is to send instructions to the elite army that the immune system mobilizes to fight the enemy. When cytokines are in short supply, the defense weakens and the virus advances, but if there are too many, the orders to the troops become confused and chaotic, resulting in an overly aggressive counterattack that destroys too many of its own cells, in its obsession to stop. the infection. Fortunately, this uncontrolled response can be quickly diagnosed with a blood test, increasing the chances of a favorable prognosis for the disease.
The probability of dying from COVID-19 is ten times higher for a man in his 50s than for a man in his 30s, and a hundred times higher if he has already turned seventy. Here it is necessary to re-emphasize the shameful disaster of nursing homes. This catastrophe has occurred in many developed countries, including Spain and the United States, and invites deep reflection: what kind of society are we if we allow this to happen to those who owe everything? If we add the high level of asymptomatic among younger people, we come across a particularly sinister transmission mechanism. The virus spreads rapidly among young people, whom it affects little, spreading silently, since asymptomatic and mild cases do not end up in ICUs.

An agile and efficient system, capable of taking courageous measures, ipso facto testing any suspect, and, if positive, launching to trace their contacts (testing each one of them and if necessary repeating the process), you can maintain controlled the pandemic until the arrival of the long-awaited vaccine. This system requires numerous troops (but the total cost of the trackers is negligible compared to what it costs in crowded ICUs or field hospitals), extensive coordination (which requires the regional governments to agree) and robust support IT and telematics, which should not be a problem in the second decade of the XXI century. In short, the much-feared second wave (which could be starting when we close this book in early August 2020) is avoidable, but the evidence we have makes us fear that we are unable to do so.
The COVID-19 pandemic is going to kill at least a million people in the world. Tragedy has already struck us with the ferocity of a collapsing coal gallery. But it is in our power to prevent it from being further amplified. And above all, we should learn what to do to prevent it from happening again.
Let’s not forget that SARS-CoV-2 has been the best known, but it is neither the first nor the last of the dangerous viruses of the 21st century.
The race for the vaccine is not the only manifestation of the scientific effort to contain the pandemic. One of the most interesting areas that has been developing at full speed in recent months, and in which the authors of this work are actively participating, is the combination of nanotechnology, biochemistry and physics to design authentic “traps” capable of trapping viruses almost one at a time, using “networks” of antibodies anchored to surfaces prepared to act as detectors, such as graphene transistors (see figure 1). There are many other examples. It is very possible that in a short time we can consider the pandemic controlled.
Nobody disputes at this time that it is necessary to invest what is necessary in this type of science. There is almost a blank check to work on the SARS-CoV-2 vaccine, antivirals, or detection systems. But it’s not enough. The most spectacular scientific advances, those that transform the world, often occur as a consequence of basic research, not necessarily aimed at solving a specific problem, much less in such a short time.
This educated and scientifically informed society is necessary to face another great danger of which we are well warned. Our species, Homo sapiens, is becoming the pathogen that causes fever to the planet in the form of global warming. It is still in our power to prevent catastrophe, but only if we abandon our current behavior, which we can call “lithic”, and which leads to the destruction of the infected planet. We must respond as soon as possible and learn from other viruses, those that evolved and changed their lifestyle for their own benefit and also for their host, in our case, planet Earth.

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