La historia de la virología (el estudio científico de los virus y las infecciones que provocan) comenzó a finales del siglo XIX. Aunque Edward Jenner y Louis Pasteur desarrollaron las primeras vacunas para protegerse contra las infecciones virales, no sabían que existían los virus. La primera evidencia de la existencia de los virus provino de experimentos con filtros que tenían poros lo suficientemente pequeños como para retener bacterias. En 1892, Dmitri Ivanovsky utilizó uno de estos filtros para demostrar que la savia de una planta de tabaco enferma seguía siendo infecciosa para las plantas de tabaco sanas a pesar de haber sido filtrada. Martinus Beijerinck llamó a la sustancia infecciosa filtrada "virus" y este descubrimiento se considera el comienzo de la virología .
El descubrimiento posterior y la caracterización parcial de los bacteriófagos por parte de Frederick Twort y Félix d'Herelle catalizaron aún más el campo y, a principios del siglo XX, se habían descubierto muchos virus. En 1926, Thomas Milton Rivers definió los virus como parásitos obligados. Wendell Meredith Stanley demostró que los virus son partículas, en lugar de un fluido, y la invención del microscopio electrónico en 1931 permitió visualizar sus complejas estructuras.
A pesar de sus otros éxitos, Louis Pasteur (1822-1895) no pudo encontrar un agente causal de la rabia y especuló sobre un patógeno demasiado pequeño para ser detectado con un microscopio. [1] En 1884, el microbiólogo francés Charles Chamberland (1851-1931) inventó un filtro, conocido hoy como filtro Chamberland , que tenía poros más pequeños que las bacterias. De esta manera, podía pasar una solución que contenía bacterias a través del filtro y eliminarlas por completo de la solución. [2]
En 1876, Adolf Mayer , que dirigía la Estación Experimental Agrícola de Wageningen , fue el primero en demostrar que lo que él llamaba «enfermedad del mosaico del tabaco» era infecciosa. Pensó que era causada por una toxina o una bacteria muy pequeña. Más tarde, en 1892, el biólogo ruso Dmitri Ivanovsky (1864-1920) utilizó un filtro de Chamberland para estudiar lo que ahora se conoce como el virus del mosaico del tabaco . Sus experimentos demostraron que los extractos de hojas trituradas de plantas de tabaco infectadas siguen siendo infecciosos después de la filtración. Ivanovsky sugirió que la infección podría ser causada por una toxina producida por bacterias, pero no siguió adelante con la idea. [3]
En 1898, el microbiólogo holandés Martinus Beijerinck (1851-1931), profesor de microbiología en la Escuela Agrícola de Wageningen, repitió los experimentos de Adolf Mayer y se convenció de que el filtrado contenía una nueva forma de agente infeccioso. [4] Observó que el agente se multiplicaba solo en células que se estaban dividiendo y lo llamó contagium vivum fluidum (germen vivo soluble) y reintrodujo la palabra virus . [3] Beijerinck sostenía que los virus eran de naturaleza líquida, una teoría que luego fue desacreditada por el bioquímico y virólogo estadounidense Wendell Meredith Stanley (1904-1971), quien demostró que, de hecho, eran partículas. [3] En el mismo año, 1898, Friedrich Loeffler (1852-1915) y Paul Frosch (1860-1928) pasaron el primer virus animal por un filtro similar y descubrieron la causa de la fiebre aftosa . [5]
El primer virus humano que se identificó fue el virus de la fiebre amarilla . [6] En 1881, Carlos Finlay (1833-1915), un médico cubano, realizó y publicó por primera vez una investigación que indicaba que los mosquitos eran portadores de la causa de la fiebre amarilla, [7] una teoría demostrada en 1900 por una comisión encabezada por Walter Reed (1851-1902). Durante 1901 y 1902, William Crawford Gorgas (1854-1920) organizó la destrucción de los hábitats de reproducción de los mosquitos en Cuba, lo que redujo drásticamente la prevalencia de la enfermedad. [8] Gorgas organizó más tarde la eliminación de los mosquitos de Panamá, lo que permitió la apertura del Canal de Panamá en 1914. [9] El virus fue finalmente aislado por Max Theiler (1899-1972) en 1932, quien luego desarrolló una vacuna exitosa. [10]
En 1928, ya se sabía lo suficiente sobre los virus como para permitir la publicación de Filterable Viruses , una colección de ensayos que abarcaba todos los virus conocidos editados por Thomas Milton Rivers (1888-1962). Rivers, un sobreviviente de la fiebre tifoidea contraída a la edad de doce años, continuó teniendo una distinguida carrera en virología. En 1926, fue invitado a hablar en una reunión organizada por la Sociedad Americana de Bacteriología, donde dijo por primera vez: "Los virus parecen ser parásitos obligados en el sentido de que su reproducción depende de células vivas". [11]
La idea de que los virus eran partículas no se consideraba antinatural y encajaba perfectamente con la teoría de los gérmenes . Se supone que el Dr. J. Buist de Edimburgo fue la primera persona en ver partículas de virus en 1886, cuando informó haber visto "micrococos" en la linfa de la vacuna, aunque probablemente había observado grupos de vaccinia . [12] En los años siguientes, a medida que se mejoraron los microscopios ópticos, se vieron "cuerpos de inclusión" en muchas células infectadas por virus, pero estos agregados de partículas de virus todavía eran demasiado pequeños para revelar una estructura detallada. No fue hasta la invención del microscopio electrónico en 1931 por los ingenieros alemanes Ernst Ruska (1906-1988) y Max Knoll (1887-1969), [13] que se demostró que las partículas de virus, especialmente los bacteriófagos , tenían estructuras complejas. Los tamaños de los virus determinados utilizando este nuevo microscopio encajaban bien con los estimados mediante experimentos de filtración. Se esperaba que los virus fueran pequeños, pero el rango de tamaños fue una sorpresa. Algunos eran apenas un poco más pequeños que las bacterias más pequeñas conocidas, y los virus más pequeños eran de tamaños similares a moléculas orgánicas complejas. [14]
En 1935, Wendell Stanley examinó el virus del mosaico del tabaco y descubrió que estaba compuesto principalmente de proteínas. [15] En 1939, Stanley y Max Lauffer (1914) separaron el virus en proteínas y ácidos nucleicos , [16] que, según demostró el investigador postdoctoral de Stanley, Hubert S. Loring, eran específicamente ARN . [17] El descubrimiento del ARN en las partículas fue importante porque en 1928, Fred Griffith ( c. 1879-1941 ) proporcionó la primera evidencia de que su "primo", el ADN , formaba genes . [18]
En la época de Pasteur, y durante muchos años después de su muerte, se utilizaba la palabra "virus" para describir cualquier causa de enfermedad infecciosa. Muchos bacteriólogos descubrieron pronto la causa de numerosas infecciones. Sin embargo, quedaban algunas infecciones, muchas de ellas horrendas, para las que no se podía encontrar una causa bacteriana. Estos agentes eran invisibles y sólo podían cultivarse en animales vivos. El descubrimiento de los virus allanó el camino para comprender estas misteriosas infecciones. Y, aunque los postulados de Koch no pudieron cumplirse para muchas de estas infecciones, esto no impidió que los virólogos pioneros buscaran virus en infecciones para las que no se podía encontrar otra causa. [19]
Los bacteriófagos son los virus que infectan y se replican en las bacterias. Fueron descubiertos a principios del siglo XX por el bacteriólogo inglés Frederick Twort (1877-1950). [20] Pero antes de esta época, en 1896, el bacteriólogo Ernest Hanbury Hankin (1865-1939) informó de que algo en las aguas del río Ganges podía matar a Vibrio cholerae , la causa del cólera . El agente presente en el agua podía pasar a través de filtros que eliminaban las bacterias, pero se destruía al hervirlo. [21] Twort descubrió la acción de los bacteriófagos sobre las bacterias estafilococos . Observó que, cuando se cultivaban en agar nutritivo, algunas colonias de las bacterias se volvían acuosas. Recogió algunas de estas colonias acuosas y las pasó por un filtro Chamberland para eliminar las bacterias y descubrió que, cuando el filtrado se añadía a cultivos frescos de bacterias, a su vez se volvían acuosas. [20] Propuso que el agente podría ser "una ameba, un virus ultramicroscópico, un protoplasma vivo o una enzima con el poder de crecer". [21]
Félix d'Herelle (1873-1949) fue un microbiólogo francocanadiense principalmente autodidacta. En 1917 descubrió que "un antagonista invisible", cuando se agregaba a las bacterias en agar , produciría áreas de bacterias muertas. [20] El antagonista, ahora conocido como un bacteriófago, podía pasar a través de un filtro de Chamberland. Diluyó con precisión una suspensión de estos virus y descubrió que las diluciones más altas (las concentraciones de virus más bajas), en lugar de matar todas las bacterias, formaban áreas discretas de organismos muertos. Contar estas áreas y multiplicarlas por el factor de dilución le permitió calcular la cantidad de virus en la suspensión original. [22] Se dio cuenta de que había descubierto una nueva forma de virus y más tarde acuñó el término "bacteriófago". [23] [24] Entre 1918 y 1921, d'Herelle descubrió diferentes tipos de bacteriófagos que podían infectar a varias otras especies de bacterias, incluida Vibrio cholerae . [25] Los bacteriófagos fueron anunciados como un tratamiento potencial para enfermedades como la fiebre tifoidea y el cólera , pero su promesa fue olvidada con el desarrollo de la penicilina . [23] Desde principios de la década de 1970, las bacterias han seguido desarrollando resistencia a antibióticos como la penicilina , y esto ha llevado a un renovado interés en el uso de bacteriófagos para tratar infecciones graves . [26]
D'Herelle viajó mucho para promover el uso de bacteriófagos en el tratamiento de infecciones bacterianas. En 1928, se convirtió en profesor de biología en Yale y fundó varios institutos de investigación. [27] Estaba convencido de que los bacteriófagos eran virus a pesar de la oposición de bacteriólogos establecidos como el ganador del Premio Nobel Jules Bordet (1870-1961). Bordet argumentó que los bacteriófagos no eran virus sino solo enzimas liberadas por bacterias "lisogénicas" . Dijo que "el mundo invisible de d'Herelle no existe". [28] Pero en la década de 1930, Christopher Andrewes (1896-1988) y otros proporcionaron la prueba de que los bacteriófagos eran virus . Demostraron que estos virus diferían en tamaño y en sus propiedades químicas y serológicas . En 1940, se publicó la primera micrografía electrónica de un bacteriófago y esto silenció a los escépticos que habían argumentado que los bacteriófagos eran enzimas relativamente simples y no virus. [29] Se descubrieron rápidamente otros numerosos tipos de bacteriófagos y se demostró que infectaban a las bacterias dondequiera que se encontraran. Las primeras investigaciones se vieron interrumpidas por la Segunda Guerra Mundial . D'Herelle, a pesar de su ciudadanía canadiense, fue internado por el gobierno de Vichy hasta el final de la guerra. [30]
El conocimiento de los bacteriófagos aumentó en la década de 1940 tras la formación del Grupo de Fagos por parte de científicos de todo Estados Unidos. Entre los miembros se encontraba Max Delbrück (1906-1981), que fundó un curso sobre bacteriófagos en el Laboratorio Cold Spring Harbor . [26] Otros miembros clave del Grupo de Fagos fueron Salvador Luria (1912-1991) y Alfred Hershey (1908-1997). Junto con Delbruck recibieron conjuntamente el Premio Nobel de Fisiología o Medicina de 1969 "por sus descubrimientos sobre el mecanismo de replicación y la estructura genética de los virus". [31] Durante la década de 1950, Hershey y Chase hicieron importantes descubrimientos sobre la replicación del ADN durante sus estudios sobre un bacteriófago llamado T2 . Desde entonces, el estudio de los bacteriófagos ha proporcionado conocimientos sobre la activación y desactivación de los genes, y un mecanismo útil para introducir genes extraños en las bacterias y muchos otros mecanismos fundamentales de la biología molecular . [32]
En 1882, Adolf Mayer (1843-1942) describió una enfermedad de las plantas de tabaco, a la que llamó "enfermedad del mosaico" ("mozaïkziekte"). Las plantas enfermas tenían hojas variegadas y moteadas . [33] Descartó la posibilidad de una infección fúngica y no pudo detectar ninguna bacteria y especuló que estaba involucrado un "principio infeccioso soluble, similar a una enzima". [34] No prosiguió con su idea, y fueron los experimentos de filtración de Ivanovsky y Beijerinck los que sugirieron que la causa era un agente infeccioso previamente no reconocido. Después de que el mosaico del tabaco fuera reconocido como una enfermedad viral, se descubrieron infecciones virales de muchas otras plantas. [34]
La importancia del virus del mosaico del tabaco en la historia de los virus no puede ser sobreestimada. Fue el primer virus que se descubrió y el primero en ser cristalizado y su estructura mostrada en detalle. Las primeras imágenes de difracción de rayos X del virus cristalizado fueron obtenidas por Bernal y Fankuchen en 1941. Sobre la base de sus imágenes, Rosalind Franklin descubrió la estructura completa del virus en 1955. [35] En el mismo año, Heinz Fraenkel-Conrat y Robley Williams demostraron que el ARN purificado del virus del mosaico del tabaco y su proteína de cubierta pueden ensamblarse por sí mismos para formar virus funcionales, lo que sugiere que este mecanismo simple fue probablemente el medio a través del cual se crearon los virus dentro de sus células huésped. [36]
En 1935, se pensaba que muchas enfermedades de las plantas eran causadas por virus. En 1922, John Kunkel Small (1869-1938) descubrió que los insectos podían actuar como vectores y transmitir virus a las plantas. En la década siguiente se demostró que muchas enfermedades de las plantas eran causadas por virus que eran transportados por insectos y en 1939, Francis Holmes, un pionero en virología de plantas, [37] describió 129 virus que causaban enfermedades de las plantas. [38] La agricultura intensiva moderna proporciona un entorno rico para muchos virus de plantas. En 1948, en Kansas, EE. UU., el 7% de la cosecha de trigo fue destruida por el virus del mosaico del trigo . El virus fue transmitido por ácaros llamados Aceria tulipae . [39]
En 1970, el virólogo ruso Joseph Atabekov descubrió que muchos virus vegetales sólo infectan a una única especie de planta hospedante. [37] El Comité Internacional de Taxonomía de Virus reconoce actualmente más de 900 virus vegetales. [40]
A finales del siglo XIX, los virus se definieron en términos de su infectividad , su capacidad de ser filtrados y su necesidad de huéspedes vivos. Hasta ese momento, los virus solo se habían cultivado en plantas y animales, pero en 1906, Ross Granville Harrison (1870-1959) inventó un método para cultivar tejido en la linfa , [41] y, en 1913, E Steinhardt, C Israeli y RA Lambert utilizaron este método para cultivar el virus vaccinia en fragmentos de tejido corneal de cobaya. [42] En 1928, HB y MC Maitland cultivaron el virus vaccinia en suspensiones de riñones de gallina picados. [43] Su método no fue ampliamente adoptado hasta la década de 1950, cuando el poliovirus se cultivó a gran escala para la producción de vacunas. [44] En 1941-42, George Hirst (1909-94) desarrolló ensayos basados en la hemaglutinación para cuantificar una amplia gama de virus, así como anticuerpos específicos del virus en suero. [45] [46]
Aunque el virus de la gripe que causó la pandemia de gripe de 1918-1919 no se descubrió hasta la década de 1930, las descripciones de la enfermedad y la investigación posterior han demostrado que era el culpable. [47] La pandemia mató a 40-50 millones de personas en menos de un año, [48] pero la prueba de que fue causada por un virus no se obtuvo hasta 1933. [49] Haemophilus influenzae es una bacteria oportunista que comúnmente sigue a las infecciones de gripe; esto llevó al eminente bacteriólogo alemán Richard Pfeiffer (1858-1945) a concluir incorrectamente que esta bacteria era la causa de la gripe. [50] Un gran avance se produjo en 1931, cuando el patólogo estadounidense Ernest William Goodpasture cultivó la gripe y varios otros virus en huevos de gallina fertilizados. [51] Hirst identificó una actividad enzimática asociada con la partícula del virus, posteriormente caracterizada como la neuraminidasa , la primera demostración de que los virus podían contener enzimas. Frank Macfarlane Burnet demostró a principios de la década de 1950 que el virus se recombina con altas frecuencias, y Hirst más tarde dedujo que tiene un genoma segmentado. [52]
En 1949, John F. Enders (1897-1985) , Thomas Weller (1915-2008) y Frederick Robbins (1916-2003) cultivaron el virus de la polio por primera vez en células de embriones humanos cultivadas, el primer virus que se cultivó sin utilizar tejido animal sólido ni huevos. Las infecciones por poliovirus suelen causar los síntomas más leves. Esto no se supo hasta que se aisló el virus en células cultivadas y se demostró que muchas personas habían tenido infecciones leves que no llevaron a la poliomielitis. Pero, a diferencia de otras infecciones virales, la incidencia de la polio (la forma grave más rara de la infección) aumentó en el siglo XX y alcanzó un pico alrededor de 1952. La invención de un sistema de cultivo celular para cultivar el virus permitió a Jonas Salk (1914-1995) fabricar una vacuna eficaz contra la polio . [53]
Denis Parsons Burkitt (1911-1993) nació en Enniskillen, condado de Fermanagh, Irlanda. Fue el primero en describir un tipo de cáncer que ahora lleva su nombre, linfoma de Burkitt . Este tipo de cáncer era endémico en África ecuatorial y era la neoplasia maligna más común en niños a principios de la década de 1960. [54] En un intento de encontrar una causa para el cáncer, Burkitt envió células del tumor a Anthony Epstein (nacido en 1921), un virólogo británico, quien junto con Yvonne Barr y Bert Achong (1928-1996), y después de muchos fracasos, descubrió virus que se parecían al virus del herpes en el líquido que rodeaba las células. Más tarde se demostró que el virus era un virus del herpes previamente no reconocido, que ahora se llama virus de Epstein-Barr . [55] Sorprendentemente, el virus de Epstein-Barr es una infección muy común pero relativamente leve de los europeos. No se entiende del todo por qué puede causar una enfermedad tan devastadora en los africanos, pero la inmunidad reducida al virus causada por la malaria podría ser la culpable. [56] El virus de Epstein-Barr es importante en la historia de los virus por ser el primer virus que se demostró que causa cáncer en humanos. [57]
La segunda mitad del siglo XX fue la edad de oro del descubrimiento de virus y la mayoría de las 2.000 especies reconocidas de virus animales, vegetales y bacterianos se descubrieron durante estos años. [58] [59] En 1946, se descubrió la diarrea viral bovina , [60] que sigue siendo posiblemente el patógeno más común del ganado en todo el mundo [61] y en 1957, se descubrió el arterivirus equino . [62] En la década de 1950, las mejoras en los métodos de aislamiento y detección de virus dieron como resultado el descubrimiento de varios virus humanos importantes, incluido el virus de la varicela zóster , [63] los paramixovirus [64] , que incluyen el virus del sarampión [65] y el virus respiratorio sincitial [64] , y los rinovirus que causan el resfriado común . [66] En la década de 1960 se descubrieron más virus. En 1963, Baruch Blumberg (nacido en 1925) descubrió el virus de la hepatitis B. [67] La transcriptasa inversa , la enzima clave que utilizan los retrovirus para traducir su ARN en ADN, fue descrita por primera vez en 1970, de forma independiente por Howard Temin y David Baltimore (nacido en 1938). [68] Esto fue importante para el desarrollo de medicamentos antivirales , un punto de inflexión clave en la historia de las infecciones virales. [69] En 1983, Luc Montagnier (nacido en 1932) y su equipo en el Instituto Pasteur en Francia aislaron por primera vez el retrovirus ahora llamado VIH. [ 70] En 1989, el equipo de Michael Houghton en Chiron Corporation descubrió la hepatitis C. [71] Se descubrieron nuevos virus y cepas de virus en cada década de la segunda mitad del siglo XX. Estos descubrimientos han continuado en el siglo XXI a medida que han surgido nuevas enfermedades virales como el SARS [72] y el virus Nipah [73] . A pesar de los logros de los científicos durante los últimos cien años, los virus continúan planteando nuevas amenazas y desafíos. [74]
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