Biología

Origen de la vida

El término acelular significa literalmente "sin células" y se refiere tanto a los microorganismos no celulares (Acytota) como a los tejidos sin células (que sólo poseen matriz extracelular).

El término se aplica principalmente a los virus, pero también a provirus y viroides, que son entidades biológicas no formadas por células, a diferencia de bacterias y archaeas, compuestas por célulasprocariotas; y de protistas, hongos, vegetales y animales, formados por células eucariotas.

El término acelular para referirse a la vida no celular está estrechamente relacionado con el grupo taxonómico acytota.

También se aplica el término a agrupaciones de moléculas orgánicas con características de auto-ensamblaje con las cuales posiblemente se habría formado la vida (abiogénesis).

El adjetivo acelular también se usa para designar los tejidos que sólo poseen matriz extracelular y que carecen de células, como lamesoglea de algunos invertebrados o la cutícula de los artrópodos.

Microorganismos acelular

5.1. -VIRUS: 5.1.1. -Características principales: Los virus son entidades infecciosas microscópicas, que solo pueden multiplicarse en el interior de otras células. Son organismos dotados de extraordinaria simplicidad, pertenecen a un nivel de organización subcelular, y marcan la barrera entre lo vivo y lo inerte. No se nutren, no se relacionan, carecen de metabolismo propio y para reproducirse utilizan la maquinaria metabólica de las células a las que parásita; su simplicidad estructural y funcional los convierte en parásitos intracelulares obligados, tanto de bacterias (bacteriófagos o fagos), como de las células animales y vegetales. Para propagarse de unas células a otras lo hacen mediante partículas infecciosas llamadas viriones, siendo el tamaño de los virus mucho más pequeños que el de una bacteria. Estructura: Los virus presentan una amplia diversidad de formas y tamaños. Una partícula vírica completa, conocida como virión, consiste en un ácido nucleico rodeado por una capa de protección proteica llamada cápside. -Ácido nucleico: contiene la información específica y el potencial para modificar operaciones en la célula infectada. Los virus pueden tener distintos tipos de ácidos nucleicos y las moléculas de éstos pueden presentar diversas formas. Así pueden contener ADN o ARN. Pueden estar formados por una sola cadena, siendo entonces monocatenarios, o por dos, bicatenarios. Las moléculas de ácido nucleico pueden ser circulares o lineales. Algunos virus presentan el genoma fragmentado como ocurre con el virus de la gripe que posee ocho fragmentos de ARN monocatenario. -Cápside: es la estructura proteica que rodea al ácido nucleico. El conjunto formado por el ácido nucleico y la cápsida recibe el nombre de nucleocápsida vírica. En algunos virus la cápsida está formada por un solo tipo de proteínas, pero en la mayoría está formada por la asociación de varias cadenas polipeptídicas distintas. Las cadenas polipeptídicas se asocian y dan lugar a las unidades morfológicas de la cápsida, los capsómeros. La forma de los virus viene determinada por la forma de unión de los capsómeros.                                                                               Estructura de un virus complejo y un virus con envoltura En general, estas son las principales morfologías víricas: -Helicoidal: es la organización más sencilla, formados por un único tipo de proteínas, se disponen en torno al ácido nucleico y dan lugar a estructura cilíndrica.  Esta formación produce viriones en forma de barra o de hilo, pueden ser cortos y muy rígidos, o largos y muy flexibles. - Poliédricos: los más simples de este tipo son los icosaédricos, que poseen 20 caras, cada una de las cuales es un triángulo equilátero formado por la unión de tres proteínas distintas. Cuanto mayor sea el número de caras, más esférico parece el virus. -Complejas o mixtas: combinan las estructuras helicoidal y poliédrica A la porción poliédrica, se le llama cabeza, en cuyo interior se encuentra el ácido nucleico, y la porción helicoidal constituye la cola. Algunos virus poseen una placa basal y, además, espículas y fibras que le ayudan a unirse a la célula que van a infectar. -Envoltura membranosa: algunos virus poseen por fuera de la cápside una membranosa, que es un fragmento de la célula en la que se reprodujo. Esta membrana está constituida por una bicapa lipídica que procede de la célula hospedadora y por proteínas insertadas en la bicapa codificadas por el genoma vírico. La cubierta o envoltura vírica está implicada en el reconocimiento entre la partícula vírica y su célula hospedadora, por lo que los virus dependen de ella para poder infectar. Los virus que poseen cubierta se llaman virus envueltos, y los que carecen de ella, virus desnudos. Tipos de morfología vírica 5.1.2. -Ciclo de vida de los virus (ciclo de infección): La producción de nuevas partículas virales es el único objetivo de los virus dado que como sabemos son formas acelulares e inanimadas en estado extracelular, por lo que en este estado no realizan ninguna actividad fisiológica, y solo tomará actividad cuando se une a unacélula o bacteria. Existen dos sistemas de replicación de virus, una vez infectada la célula puede multiplicarse y originar nuevos virus (vía lítica), con lo que se produce la destrucción de la célula, o integrarse en el cromosoma celular y adoptar la forma de profago (vía lisogénica). -Ciclo lítico: Se denomina así porque la célula infectada muere por rotura al liberarse las nuevas copias virales. Consta de las siguientes fases: 1-Absorción o fijación a la célula hospedadora: La unión entre un virus y la célula hospedadora existe una gran especificidad. Cualquier virus no puede unirse a cualquier célula. Un virus tiene un rango muy  pequeño de hospedadores y, en muchos casos, sólo puede unirse a u tipo celular concreto. La razón de esta especificidad es la presencia en el hospedador de receptores concretos que pueden ser proteínas, polisacáridos o complejos lipoproteína-polisacárido que, por otra parte desempeñan en el hospedador funciones celulares normales. 2-Penetración: Tras la absorción de un virus a su hospedador, el virus completo o parte de él penetran en el interior de la célula. Los mecanismos de entrada pueden variar dependiendo tanto del tipo de virus como del tipo del tipo de hospedador: -Por fusión de la cubierta vírica con la membrana plasmática celular y posterior vertido del contenido del virión dentro de la célula. -Por endocitosis al invaginarse la membrana celular e incluir al virión completo en una estructura conocida como endosoma, que a su vez puede fusionarse con un lisosoma celular para formar un fagolisosoma. - La mayoría de los virus desnudos inyectan el ácido nucleico tras la unión de su cápsida a la membrana del hospedador. -Otros entran directamente (penetración directa). 3-Síntesis de ácido nucleico y proteínas: Esta fase es el núcleo central de la multiplicación vírica y en ella se distinguen dos tareas principales: la síntesis de proteínas y la replicación del ácido nucleico. Una vez que el ácido nucleico ha penetrado, comienza a desarrollar su programa genético a expensas de la célula huésped,  transcribe su ADN a ARNm y dirige la síntesis de enzimas necesarios para su duplicación.  Todas las materias primas usadas (nucleótidos, Aminoácidos, lípidos y glúcidos) proceden de la célula hospedadora. 4-Ensamblaje: Una vez fabricados todos los componentes vírico se inicia la producción de los viriones. El ensamblaje es generalmente espontáneo en las condiciones ambientales óptimas. Esta espontaneidad se debe a la mayor estabilidad (menor energía libre) del virus completo que de los componentes independientes. 5-Liberación: Las partículas víricas formadas pueden salir de la célula de distintas formas: -A causa de la muerte y desintegración celular (lisis) como consecuencia de la presencia de enzimas del virus que rompen las membranas celulares. Los virus liberados inician la infección de otras bacterias. -Por lisis de la célula que contiene partículas víricas, debida al sistema inmunitario del hospedador. -Por un proceso inverso al de la penetración directa. -Por exocitosis uniéndose a la membrana celular en la que se han integrado proteínas víricas y liberándose los virus envueltos por gemación.                                                                                                                           Ciclo lítico 5.1.3. -Clasificación: El Comité Internacional de Taxonomía de Virus (ICTV) desarrolló el sistema de clasificación actual y escribió pautas que daban más importancia a ciertas propiedades de los virus para mantener la uniformidad familiar. Un sistema universal para clasificar los virus y una taxonomía unificada han sido establecidos desde 1966. El 7 º Informe del ICTV formalizó por primera vez el concepto de especie vírica como el taxón más bajo de una jerarquía ramificada de taxones de virus. Sin embargo, actualmente sólo se ha estudiado una pequeña parte de toda la diversidad de los virus, y análisis de muestras obtenidas de humanos revelan que aproximadamente un 20% de secuencias víricas recuperadas no han sido observadas anteriormente. Muestras del ambiente, como sedimentos marinos y oceánicos, revelan que la gran mayoría de secuencias son completamente nuevas. La estructura general de la taxonomía es la siguiente: -Order (-virales) -Familia (-viridae) -Subfamilia (-virinae) -Género (-virus) -Especie (-virus) La taxonomía actual del ICTV (2008) reconoce cinco órdenes: los caudovirales, los herpesvirales, los mononegavirales, los nidovirales y los picornavirales. El comité no distingue formalmente entre subespecies, cepas y aislamientos. En total, hay cinco órdenes, 82 familias, 11 subfamilias, 307 géneros, 2.083 especies y unos 3.000 tipos que aún no han sido clasificados.  Los cinco órdenes son: -Caudovirales: es un orden de virus que comprende a la mayor parte de los bacteriófagos (en torno a un 95%). En el marco del esquema de la Clasificación de Baltimore se integran en el Grupo I, ya que tienen un genoma ADN bicatenario. El tamaño del genoma está comprendido entre 18 y 500 kbp. Las partículas virales tienen una forma distintiva con una cabeza icosaedral que contiene el genoma y conectada a una cola. El orden abarca una amplia gama de virus, muchos de los cuales tienen los mismos o similares genes, mientras que la secuencia de nucleótidos puede variar considerablemente, incluso entre el mismo género. Debido a su característica estructura, se cree que comparten un origen común. -Herpesvirales: tienen la facultad de ser fácilmente contagiados y transmitidos de una persona a la otra y de recurrencia crónica. Los herpesvirus forman una familia de virus divididos en tres subfamilias: alpha, beta y gammaherpesvirinae, ubicados con base en la arquitectura del virión y ciertas propiedades biológicas comunes. -Mononegavirales son un orden de virus comprendiendo especies que tienen un genoma de ARN no segmentado, de sentido negativo. -Nidovirales: es un orden de virus que infectan a vertebrados. Presentan un genoma de ARN monocatenario de sentido positivo, por lo que se incluyen en el Grupo IV de la Clasificación de Baltimore. Comprende la familia Coronaviridae y los géneros Arterivirus y Okavirus, cada uno en su propia familia. -Picornavirales: son un orden de virus hospedadores de los vertebrados, insectos y plantas. Este grupo está formado por virus que tiene el sentido de la cadena sencilla  del genoma de ARN positivo. Clasificación Baltimore El biólogo ganador del Premio Nobel David Baltimore diseñó el sistema de clasificación de Baltimore. El sistema de clasificación del ICTV (Comité Internacional de Taxonomía de Virus) es utilizado en combinación con el sistema de clasificación de Baltimore en la clasificación moderna de los virus. La clasificación de Baltimore de los virus se basa en el mecanismo de producción de ARNm. Los virus deben generar ARNm de su genoma para producir proteínas y replicarse, pero cada familia de virus utiliza mecanismos diferentes. El genoma de los virus puede ser monocatenario (ss) o bicatenario (ds), de ARN o ADN, y pueden utilizar o no la transcriptasa inversa. Además, los virus ARN monocatenarios pueden ser o positivos (+) o negativos (-). Esta clasificación reparte los virus en siete grupos: La clasificación de Baltimore distribuye los virus en siete grupos fundamentales basados en la base química del genoma: -Grupo I: Virus ADN bicatenario (doble cadena). Los virus de ADN de dos cadenas entran en la célula (independientemente del mecanismo de infección) y las ARN polimerasas no distinguen el genoma celular del genoma vírico, forman ARNm, que se traduce en los ribosomas y da lugar a las proteínas de la cápsida, y a veces a enzimas replicativos. Son los virus más simples. (ej., adenovirus, herpesvirus, poxvirus). -Grupo II: Virus ADN monocatenario (de caracter positivo). Su material genético es ADN de una cadena. Ya que es de polaridad positiva, necesita una cadena negativa para poder transcribir; así, al entrar a la célula la ADN polimerasa (enzima de reparación o alargamiento) hace un ADN bicatenario que sirve para sintetizar (a partir de la hebra negativa) un ARNm que lleva la información necesaria para fabricar capsómeros y enzimas replicativos. (ej., parvovirus). -Grupo III: Virus ARN bicatenario. Son virus de ARN bicatenario. Llevan como parte del virión una transcriptasa viral que es una ARN polimerasa ARN dependiente que utiliza para, a partir de la hebra negativa del ARN bicatenario, fabricar el ARNm. Además de ser una enzima es una proteína estructural, ya que forma parte de la cápsida, por ello sólo se replica si a la célula entra la cápsida junto al genoma vírico. (ej., reovirus). -Grupo IV: Virus ARN monocatenario positivo. Son virus de ARN monocatenario cuyo genoma tiene naturaleza de ARNm. Son virus simples. (ej., picornavirus, togavirus). -Grupo V: Virus ARN monocatenario negativo. Son virus de ARN monocatenario con polaridad de antimensajero. Poseen una ARN polimerasa dependiente de ARN de una cadena. Así, dentro de la célula infectada forman el ARN complementario a su genoma y que actúa de ARNm. (ej., Ortomixovirus, rabdovirus). -Grupo VI: Virus ARN monocatenario retrotranscrito. Son virus de ARN cuyo genoma podría actuar como mensajero pero “in vivo” no lo hace. Poseen una transcriptasa inversa que de un genoma ARN transcribe una molécula de ADN, primero de una cadena y luego de dos. Posteriormente y usando los enzimas celulares se elabora un mensajero. Estos virus son capaces de alcanzar el núcleo de las células, se insertan a los cromosomas de las células que infectan, son los retrovirus. -Grupo VII: Virus ADN bicatenario retrotranscrito. Es el grupo más recientemente descubierto y descrito. Tiene un genoma de ADN bicateario, que se expresa formando un mensajero, que se traduce como el grupo I. No obstante, en el momento de la encapsidación, es el mensajero el que se encapsida. Éste, por retrotranscripción a partir de una Transcriptasa inversa, en el inerior del virión, forma de nuevo una molécula de ADN, primero mono y después dicatenaria, que se convierte en el genoma del virus. Son ejemplos claros de estas rarezas, las familias Herpesviridae y Caulimoviridae. Como ejemplo de la clasificación vírica, el virus de la varicela, varicela zoster (VZV), pertenece al orden de los herpesvirales, la familia de los Herpesviridae, la subfamilia de los Alphaherpesvirinae y el género Varicellovirus. El VZV se encuentra en el grupo I de la clasificación de Baltimore porque es un virus ADN bicatenario que no utiliza la transcriptasa inversa. 5.1.4. -Importancia e interés de las hongos microscópicos: Aunque normalmente asociamos los virus a consecuencias negativas y normalmente es así, en algunos casos los virus aportan beneficios. Algunos ejemplos son:         Beneficios: En medicina: Los virus son útiles como sistemas modelo para estudiar los mecanismos que controlan la información genética, ya que en esencia son pequeñas piezas de esta información. Esto permite a los científicos estudiar sistemas de replicación más simples y manejables, pero que funcionan con los mismos principios que los de la célula huésped. Gran parte de la investigación sobre los virus pretende conocer su mecanismo replicativo, para encontrar así el modo de controlar su crecimiento y eliminar las enfermedades virales. Los estudios sobre las enfermedades víricas han contribuido enormemente para comprender la respuesta inmune del organismo frente a los agentes infecciosos. Estudiando esta respuesta, se han descrito a fondo los anticuerpos séricos y las secreciones de las membranas mucosas, que ayudan al organismo a eliminar elementos extraños como los virus. Ahora, el interés científico se centra en la investigación destinada a aislar ciertos genes virales. Éstos podrían clonarse para producir grandes cantidades de determinadas proteínas, que serían utilizadas como vacunas. Materiales científicos y nanotecnología: Las tendencias actuales en nanotecnología prometen hacer un uso mucho más versátil de los virus. Desde el punto de vista de un científico de materiales, los virus pueden ser considerados nanopartículas orgánicas. Su superficie porta herramientas específicas diseñadas para cruzar las barreras de la célula huésped. El tamaño y la forma de los virus, así como el número y la naturaleza de los grupos funcionales de su superficie, están definidos con precisión. Por tanto, los virus son utilizados habitualmente en ciencia de materiales como carcasas de modificaciones de superficie unidas de forma covalente. Una cualidad particular de los virus es que pueden ser diseñados por evolución dirigida. Las técnicas potentes desarrolladas por las ciencias de la vida están siendo la base de enfoques de ingeniería hacia los nanomateriales, abriendo una gran variedad de usos mucho más allá de la biología y la medicina. Debido a su tamaño, forma y estructuras químicas bien definidas, los virus han sido utilizados como moldes para organizar materiales a nanoescala.         Perjuicios: La principal problemática de los virus, es que causan enfermedades, estas enfermedades pueden ir desde las mas comunes como los resfriados, la gripe, la varicela o el herpes simple, hasta enfermedades mas graves como el Ébola, el SIDA, la gripe aviar, el SARS (síndrome respiratorio agudo severo),… Además, los virus no solo provocan enfermedades a los humanos, sino que afectan a todo tipo de vida celular y, aunque los virus existen en todo el mundo, cada especie celular tiene un grupo de virus específico, que a menudo sólo infectan esta especie. Los virus son importantes patógenos del ganado. Enfermedades como la fiebre aftosa y la lengua azul son causadas por virus. Los animales de compañía (como perros, gatos y caballos), si no se les vacuna, son susceptibles a infecciones víricas graves. También hay muchos tipos de virus de las plantas, pero a menudo sólo causan una pérdida de producción, y no es económicamente viable intentar controlarlos. Los virus de las plantas a menudo son transmitidos de una planta a otra por organismos conocidos como vectores. Armas (bioterrorismo): La capacidad de los virus de causar epidemias devastadoras en las sociedades humanas ha levantado la preocupación que se puedan convertir en armas biológicas. La preocupación aumentó después de que se consiguiera recrear el infame virus de la gripe española en un laboratorio. El virus de la viruela devastó numerosas sociedades a lo largo de la historia antes de ser erradicado. Actualmente sólo existe en varios laboratorios seguros en diversos lugares del mundo, pero los temores que pueda ser utilizado como arma no están totalmente infundados; la vacuna de la viruela no es segura —durante los años anteriores a la erradicación de la viruela, cayó más gente gravemente enferma como resultado de la vacunación que por la propia viruela y la vacunación para la viruela ya no se practica. Por este motivo, gran parte de la población humana actual casi no tiene resistencia a la viruela.