jueves, 5 de mayo de 2016

¿Los viroides son el origen de nuestro ADN?

ARTÍCULO: Los Viroides; "fósiles vivientes" de ARN primordial. Theodor O. Diener. BiologyDirect (2016) 11:15.


Es bien sabido que dentro de un organismo, el patrón o código que lo une y relaciona con otros linajes y parientes cercanos o lejanos, es el ADN, el cual también puede llegar a quedar en el registro fósil de organismos arcaicos, y aislarlo y estudiarlo por separado para relacionarlo con linajes anteriores ¿Pero es el ADN la molécula más primitiva y basal para la vida?



Fue en el siglo XIX cuando se asentaron que las bases de la Microbiología y de la escala de la vida eran las bacterias (que eran conocidos como unos microorganismos que producían diversos tipos de enfermedades infecciosas, las cuales seguimos sufriendo, aunque no tenemos en cuenta muchas veces en la cantidad de cosas que nos benefician).

Sin embargo, no fue hasta el año 1971, cuando se descubrió una nueva entidad biológica, que eran los viroides (Fig.1.), y que se tratan de unas partículas infectivas que igualmente son capaces de causar enfermedades en los organismos que infecta, aunque exclusivamente afectaba a las plantas Angiospermas. Este gran descubrimiento condujo a una importante expansión de la biosfera hacia formas de vida basadas en entidades muchísimo más pequeñas (Deiner TO.,1971). 
     (Fig.1. Viroide observado mediante microscopio electrónico)

Pero, todavía hoy en día, aún con la gran cantidad de medios con los que se cuenta, no se han podido descubrir ningún viroide que esté asociado o parasitando a ningún ser humano ni a ningún otro animal en general.

Hay que destacar que estos viroides, en realidad no pueden ser considerados como seres vivos en sentido estricto, ya que no presentan una actividad metabólica propia fuera de la célula a la que infectan. Sin embargo, aunque no se los considere seres vivos, si que se los llega a considerar como el hipotético peldaño más inferior de toda la escala biológica, ya que se trata de unos parásitos moleculares que se encuentran en la frontera de la vida, por los que se los va a conferir un mayor interés (Di Serio F, Flores R, Verhoeven JTJ, Li S-F, Pallás V, Randles WJ, et al., 2014)


Estructuralmente, los viroides son unos individuos bastante sencillos, puesto que están formados por una única cadena circular sencilla de ARN de pequeño tamaño y con capacidad autorreplicativa, generando individuos idénticos a sí mismos (Chela-Flores J.,1994). Puede parecer, en una primera impresión, que se trata exactamente de lo mismo que un virus, pero lo que diferencia en realidad virus y viroides es que estos últimos no codifican proteínas. 

Pero aquí no radica la estructura completa de un viroide, si no que el ARN que construye la cadena circular (es decir, lo que constituye el esqueleto molecular) se encuentra asociado a otras moléculas de ARN con capacidad catalítica (es decir, con la función de una enzima) y que reciben el nombre de ribozimas (Fig.2.), la cuales hacen posible el proceso replicativo de los viroides (Jeffares D, Pocles AM, Peny D.,1998). Estas ribozimas presentan una forma muy característica debido al plegamiento de la cadena de ARN que las constituye, y de ahí reciben el curioso nombre de ribozimas en forma de “cabeza de caballo”.
(Fig.2. Estructura en forma de "cabeza de caballo" de una ribozima. responsable de las replicaciones de los viroides).
Con la finalidad de intentar situarnos cronológicamente en esta maraña de moléculas, e intentando encontrar un sentido a estos extraños individuos que son los viroides, primero vamos a intentar plantearnos en qué tipo de moléculas se basa la vida tal y como la conocemos hoy día.

-   Por una parte, se sabe que los dos tipos de macromoléculas características que rigen la vida de todos los organismos son los ácidos nucleícos (es decir, el ADN y el ARN) y las proteínas, pero una verdadera problemática que se nos plantea es la siguiente: ¿Si la síntesis de ácidos nucleicos requiere proteínas, y a su ver, la síntesis de proteínas requiere ácidos nucleicos, cuál de estas dos macromoléculas apareció primero? Pues como siempre en la comunidad científica se han planteado varias hipótesis:

  •        Es probable es que tanto proteínas como ácidos nucleicos aparecieran a la vez, y que en un determinado momento de la historia, uno de los dos pudiera realizar la función de ambos. (Ivica NA, Obermayer D, Campbell GW, Rajamani S, Gerland U, Chen AJ., 2013)
  •       Probablemente la molécula de ARN fue la primordial, ya que es capaz tanto de almacenar información, como de expresarla en forma de actividad catalítica. Esta es la hipótesis más aceptada y que más concuerda con la actividad de las ribozimas anteriormente nombradas. (Koonin EV, Dolja VV., 2013)

2   -   Por otra parte, se ha determinado que los viroides son moléculas muy antiguas, predecesoras de las proteínas y ácidos nucleicos, por lo que en cierto modo se los considera “fósiles vivientes”, y se postula que existieron inicialmente en la Tierra, con anterioridad a nuestro mundo actual (basado en ADN y proteínas). Pero de nuevo nos planteamos una nueva problemática… ¿Si los viroides son considerados como las unidades biológicas primordiales más antiguas de las que se tiene constancia, porqué en la actualidad solo pueden sobrevivir asociándose a las angiospermas, las cuales aparecieron a comienzos del Cretácico?

  • Pues bien, este asunto no está del todo resuelto en la actualidad, y se asume que los viroides han perdurado en las plantas en sus formas más primitivas e iniciales, mientras que en los animales y demás seres vivos, han desaparecido, o se han transformado y pueden aparecer como camufladas en el interior de otras moléculas más complejas.





Por todos estos motivos,y por cumplir los siguiente requisitos, es por los que los viroides, actualmente pueden ser considerados como el último antepasado común ancestral (Fig. Dcha) - (LUCA; Last Universal Common Ancestor).




REFERENCIAS:

Di Serio F, Flores R, Verhoeven JTJ, Li S-F, Pallás V, Randles WJ, et al. Current status of viroid taxonomy. Arch Virol. 2014;159:3467–78.

Chela-Flores J. Are viroids molecular fossils of the RNA world? J Theor Biol. 1994;166:163–6.

Jeffares D, Poole AM, Penny D. Relics from the RNA World. J Mol Evol. 1998; 46:18–36.

Ivica NA, Obermayer B, Campbell GW, Rajamani S, Gerland U, Chen AJ. The paradox of dual roles in the RNA world: resolving the conflict between stable folding and templating ability. Mol Evol. 2013;77:55–63.


2 comentarios:

Manuel Hernández Fernández dijo...

No has citado niguna de las referencias... O las citas, o las quitas...

Alvaro Loyola Bejerano dijo...

Manuel, ya te he citado todas las referencias en el texto.