El virus COVID-19 está causando estragos en el mundo, matando a miles de personas en los EE. UU. Hasta ahora, cerrando economías de países enteros y posiblemente alterando aspectos de la vida moderna para el futuro, después de que el virus haya disminuido. Por supuesto, no se puede saber cuál será el impacto total. Mientras tanto, sin embargo, surgen preguntas sobre esta y otras entidades submicroscópicas relacionadas. Los virus parecen tan malvados. ¿Cuál es su lugar en la vida? Y al igual que otros aspectos de la naturaleza, ¿dan evidencia de un Diseño Inteligente?

Ciertamente, en un contexto de angustia global, este es un tema que hay que abordar con sensibilidad y humildad. No es el propósito de este artículo abordar adecuadamente las grandes cuestiones filosóficas. Eso puede esperar a otra ocasión. Pero antes de que se puedan siquiera considerar tales preguntas, es necesario observar los virus por lo que son. Entonces será útil evaluar si, en general, son beneficiosos o perjudiciales. Aquí hay algunos hallazgos científicos que ayudarán a hacer esas determinaciones.

Visión general

Hay virus que parecen módulos de aterrizaje lunares de la era Apolo. Otros parecen naves espaciales extraterrestres. Pueden ubicarse y aterrizar en una membrana celular, perforar la bicapa lipídica e insertar su material genético a través de un tubo con un movimiento giratorio. Fundamentalmente, los virus transportan y transmiten información. O mejor dicho, requieren sistemas de copia de información preexistentes, como los que se encuentran en las células, para poder replicarse. Sus «cápsulas» contienen el material genético: moléculas genéticas portadoras de información, necesarias para secuestrar la maquinaria de una célula para hacer copias de sí mismas.

Los virus son, según todas las apariencias, pequeñas máquinas muy inteligentes. En algunos virus, el material genético es completamente ADN, en otros es ARN. Estos pueden luego descomponerse en virus de ADN monocatenarios o bicatenarios, o virus ARN monocatenarios o bicatenarios. Los virus de ARN son más eficientes que los de ADN porque pueden omitir el proceso de transcripción y sus moléculas de ARN pueden traducirse directamente en proteínas. Los virus de ARN monocatenario se pueden dividir en dos tipos: ARN de “sentido positivo” que se puede traducir directamente en proteína y ARN de “sentido negativo” que transporta información genética en una cadena complementaria. Este último debe convertirse primero en ARN de sentido positivo antes de que pueda traducirse, sin embargo, el primero es más eficaz porque puede traducirse inmediatamente en proteína.

El virus SARS-CoV-2 que está causando la pandemia actual es el tipo más «eficiente»: es un virus de ARN de una sola cepa de sentido positivo. En comparación con los virus de ADN, los virus de ARN también son generalmente más difíciles de combatir mediante la medicina moderna. Esto se debe a que la maquinaria de verificación de errores de replicación del ARN es menos eficiente que la maquinaria de verificación de errores de replicación del ADN. Eso significa que los virus de ARN son más propensos a las mutaciones, lo que dificulta el desarrollo de una vacuna para atacar el virus.

Una vez que el material genético viral entra en una célula, se apodera de la maquinaria de traducción (y en el caso de un virus de ADN, la maquinaria de transcripción), lo que obliga a la célula a realizar copias del virus. Luego, la célula muere y se abre para liberar cientos de nuevas partículas de virus listas para repetir el proceso en otras células. El crecimiento sería exponencial si el sistema inmunológico no estuviera preparado para atacarlos. Es fácil imaginar a los virus como combatientes enemigos en una guerra total y tentadores de enraizar al sistema inmunológico como un programa de defensa nacional en un intento desesperado por acabar con los invasores. Sin embargo, estas personificaciones pueden ser engañosas y deben evitarse. Incluso un tanque enemigo puede mostrar una fuerte evidencia de Diseño Inteligente. Los detalles de su construcción pueden ayudar a determinar si los virus pasan el filtro de diseño.

Construcción

La capa de proteína que cubre el genoma viral a menudo se asemeja a un poliedro, un sólido geométrico compuesto por polígonos. Piense en un balón de fútbol. Las noticias de la Universidad de California en Riverside describen la geometría del balón de fútbol y la expanden a la clase de otros poliedros, incluida la forma de icosaedro que construyen algunos virus:

Un icosaedro es una estructura geométrica con 12 vértices, 20 caras y 30 lados. Un balón de fútbol oficial es una especie de icosaedro llamado icosaedro truncado; tiene 32 paneles cortados en forma de 20 hexágonos y 12 pentágonos, con los pentágonos separados entre sí por hexágonos….

“Un caparazón viral es muy simétrico”, dijo [Roya] Zandi. “Si se forma un defecto pentagonal en la ubicación incorrecta, se rompe la simetría. A pesar de esta sensibilidad, las conchas virales a menudo se ensamblan en estructuras simétricas bien definidas «. [Énfasis añadido.]

El autor, Iqbal Pittalwala, está interesado principalmente en la energía de cómo los virus construyen sus capas proteicas, llamadas cápsides. La Dra. Zandi los estudia con su equipo con la esperanza de aprender cómo los ingenieros pueden imitar la producción de nano vehículos. “Lo que los hace muy prometedores para la administración de fármacos y genes es que son estables, tienen una alta eficiencia de absorción y tienen baja toxicidad”, dice ella. Aprender sobre su construcción también puede ayudar a las compañías farmacéuticas a diseñar medicamentos para interferir o bloquear el ensamblaje viral.

Su laboratorio ha descubierto que las cápsides se autoensamblan muy rápidamente, del orden de milisegundos. En el camino, las proteínas tienen que sortear muchas barreras energéticas.

“Nuestro estudio muestra que si se forma un caparazón desordenado debido a la alta concentración de proteínas o una fuerte interacción atractiva, entonces, a medida que el caparazón crece, el costo de la energía elástica se vuelve tan alto que varios enlaces pueden romperse, lo que resulta en el desmontaje y posterior reensamblaje de un caparazón simétrico».

El artículo del equipo de Zandi, publicado en ACS Nano, describe cómo las cáscaras, incluso si están desordenadas, pueden romperse y volver a ensamblarse en formas simétricas por fuerzas físicas como la energía elástica. A medida que las proteínas se atraen,

la clave para la transición del orden del desorden tanto en masa como en las vías de nucleación y crecimiento radica en la fuerza de la energía elástica en comparación con las otras fuerzas del sistema, incluidas las interacciones proteína-proteína y el potencial químico de las subunidades libres. Nuestros hallazgos explican, al menos en parte, por qué se forman viriones perfectos con orden icosaédrico en diferentes condiciones, incluidas las fisiológicas.

Activación del motor

El autoensamblaje de cápsides geométricas simétricas por fuerzas naturales es interesante, pero insuficiente para detectar el Diseño. Los copos de nieve y otros cristales pueden hacer eso. Más instructivo es cómo los virus empaquetan su ADN o ARN y lo inyectan en las células.

En 2008, la Universidad de Purdue se enteró de un «potente motor molecular» que empaqueta el ADN en la cápside de un virus T4 (un virus que infecta y mata las bacterias). «Partes del motor se mueven en secuencia como los pistones en el motor de un automóvil», encontraron los investigadores. ¡Esto suena más como una máquina molecular irreductiblemente compleja!

Otros investigadores han determinado que el motor molecular T4 es el más fuerte descubierto hasta ahora en virus y proporcionalmente dos veces más potente que un motor de automóvil. Los motores generan 20 veces la fuerza producida por la proteína miosina, una de las dos proteínas responsables de la contracción y fuerza de los músculos.

El virus consta de una porción de cabeza y cola. El motor de empaquetado de ADN está ubicado en el mismo lugar donde la cola eventualmente se conecta a la cabeza. La mayor parte del motor se cae después de que se completa el paso de empaque, permitiendo que la cola se adhiera a la cápside. El ADN es un registro completo de las propiedades de un virus, y la cápside protege este registro de daños y asegura que el virus pueda reproducirse infectando un organismo huésped.

Un artículo más reciente (2014) de la Universidad de California en San Diego hace que un motor de cápside parezca aún más inteligente. El motor puede relajarse cuando la densidad del ADN en la cápside se vuelve demasiado apretada, lo que le permite reajustarse para que el motor pueda continuar. Sin esa flexibilidad, el ADN podría comenzar a enredarse y formar nudos. La imagen muestra el ADN cuidadosamente envuelto en su interior.

El ADN es una molécula larga y difícil de manejar que tiende a repelerse a sí misma porque está cargada negativamente, pero puede enrollarse con fuerza. Dentro de las cabezas de los virus, el ADN puede empaquetarse a densidades casi cristalinas, apiñado por un motor molecular.

“Estos se encuentran entre los motores moleculares más poderosos que conocemos”, dice Douglas Smith, profesor de física cuyo grupo los estudia.

Si un motor flagelar o ATP sintasa es suficiente para concluir un diseño inteligente, no hay una buena razón para excluir un motor de cápside solo por el daño que podría causar un virus. El filtro de diseño no se preocupa por el propósito de un diseño, ya sea para bien o para mal, sino simplemente si existe un propósito. OKAY. Entonces parece que los virus están diseñados de manera inteligente.

¿De qué sirve un virus?

En un oportuno podcast para ID the Future, Michael Behe ​​arrojó luz sobre por qué existen virus “malos” como COVID-19. Los compara con tormentas en el mar. La mayoría de los defensores del diseño no dudarían en decir que la Tierra está bien diseñada para la vida. Eso incluye los océanos. A veces, sin embargo, hay tormentas violentas en el mar. Un barco atrapado en una tormenta podría perecer solo por la forma en que operan las leyes de la naturaleza en una biosfera diseñada que necesita océanos. COVID-19 ha estado trabajando silenciosamente en algunos animales, dice el profesor Behe, pero dio el salto a los humanos, quizás a través de mutaciones que expandieron su afinidad por otras especies. Nuestro sistema inmunológico fue tomado por sorpresa y no ha tenido tiempo de desarrollar inmunidad.

Aún más interesante, agrega Behe, es la creciente evidencia de funciones beneficiosas en los virus. Los biólogos nos dicen que nuestros cuerpos transportan 10 veces más microbios que nuestras propias células. Ese número es incluso mayor para los virus en dos órdenes de magnitud. Y, sin embargo, generalmente prosperamos en este océano de virus en el que nos movemos. Por un lado, nuestro sistema inmunológico se adapta a los virus y sabe cómo mantenerlos bajo control.

Otro hallazgo más amigable con el diseño es que el “ADN viral” en el genoma humano, que alguna vez se pensó que representaba invasiones que se establecieron como basura inútil, en realidad se está transcribiendo. Esto sugiere que estos retrotransposones son realmente beneficiosos. Si es así, otro tipo de “ADN basura” debería verse como “gemas” que nos ayudan de formas que no podemos imaginar. En 2011, Elizabeth Pennisi, escribiendo para Science, abrió la puerta a una actitud positiva sobre los virus.

En la última década, los científicos han aprendido que el vasto mundo bacteriano dentro del cuerpo humano juega un papel en la regulación de la energía que tomamos de los alimentos, prepara el sistema inmunológico y realiza una variedad de otras funciones que ayudan a mantener nuestra salud. Ahora, los investigadores están ganando un respeto similar por los virus que transportamos. Para empezar, la variedad y la gran cantidad de virus que nos habitan avergüenzan a nuestros compañeros bacterianos. Muchos de los virus se alimentan de las bacterias de nuestro cuerpo, alterando su número y diversidad y cambiando genes, incluidos los genes de resistencia a los antibióticos, de una bacteria a otra.

Los microbiólogos ya saben que una clase de virus internos llamados bacteriófagos nos ayudan a destruir las bacterias invasoras. Los fagos son, de hecho, esenciales para nuestra salud. Entonces hay un beneficio conocido. Más investigación desde una perspectiva de diseño podría descubrir otros beneficios de los virus. ¿Podrían proporcionar información y protección local a medida que nos movemos hacia nuevos hábitats? ¿Podrían actuar como controles contra el crecimiento irrestricto de otras amenazas? ¿Podrían mantener nuestro sistema inmunológico en óptimas condiciones?

Si bien pone a prueba nuestra capacidad como seres humanos para pensar desde una perspectiva más amplia, tal vez podamos comenzar a considerar los virus como socios esenciales, dando la bienvenida a nuestros numerosos pasajeros mientras buscamos esquivar la tormenta actual.

Foto: Los bacteriófagos nos ayudan a destruir las bacterias invasoras, al Dr. Graham Beards / CC BY-SA.

Artículo publicado originalmente por Evolution News and Science Today