Existe una frase en biología que dice: “Nada en biología tiene sentido, excepto a la luz de la evolución”. Uno podría estudiar la evolución del COVID-19 para entender cómo los genes del virus funcionan.
¿Cómo evolucionan los virus? Los virus evolucionan por mutación. Es decir, ocurren cambios en su material genético a lo largo del tiempo. Para entender la manera en la que esto sucede, veamos el juego del teléfono descompuesto. Darío, el primer jugador, dice la palabra FOCA a Nicolás. Nicolás interpreta la palabra FOSA y se la dice a Marina quien interpretó la palabra TOSA. A medida que continúa el juego, la palabra “FOCA” se transforma y se vuelve completamente distinta de lo que era originalmente.
Podemos pensar en el material genético como una secuencia de letras. Sólo que el material genético del coronavirus está formado por cuatro letras (A, C, G y U). Así, por ejemplo, una parte de secuencia podría ser: ACUGAAGUU. Estas secuencias pueden mutar a lo largo del tiempo. La mutación implica que alguna de esas letras en la secuencia cambie por alguna de las otras tres letras permitidas. Es decir, por ejemplo, si la primera A de la secuencia cambiara por una U, o una G o una C, se produciría una mutación. Todo el material genético está formado por una secuencia de esas cuatro letras.
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¿Cómo podemos aplicar este conocimiento al coronavirus? El coronavirus es un virus con genoma de ARN. El ARN está formado por una secuencia de cuatro nucleótidos, que se representan con las letras A, U, C y G.
Para replicarse el virus debe copiar su material genético. De esta tarea, se encargan unas enzimas denominadas polimerasas. La enzima encargada de copiar es una ARN polimerasa ARN dependiente, es decir la enzima copia ARN a partir de un molde de ARN. Estas enzimas trabajan de la siguiente manera: van leyendo el molde y colocan la letra complementaria a la que se encuentra en el molde. Las enzimas siguen unas reglas de complementariedad: A es complementaria a U y C es complementaria a G. Con un ejemplo se comprenderá fácilmente. Suponga Ud. que la enzima lee el siguiente molde de ARN: ACGU, entonces cuando comienza a copiar lee una “A” por lo tanto en la copia pone una “U”, luego lee una “C” en la copia colocará una “G”. Cuando termine de copiar el molde, la copia de ARN resultante será: UGCA.
Ahora bien, ¿cómo está relacionado el proceso de copiado del genoma viral con la tasa de mutación? Suponga que la enzima ARN polimerasa ARN dependiente comienza a copiar el genoma viral. La secuencia del genoma viral comienza con las siguientes cuatro letras: ACGU. La enzima comienza a copiar y siguiendo las reglas de complementariedad coloca primero una U, luego G y luego coloca una A. Pero en la tercera posición debería haber colocado una C, ya que la letra G es complementaria con C. Sin embargo, la enzima colocó una A. Entonces, ¿se equivocó la enzima al copiar? La respuesta es: las enzimas pueden equivocarse al copiar. Ese cambio de letra que introdujo la enzima en la copia de ARN es lo que conocemos como mutación. Al escribir alguna palabra de este artículo yo también puedo equivocarme, pero al leer nuevamente lo que escribí puedo corregirlo. Entonces, ¿son capaces las enzimas de corregir sus errores de copiado? La respuesta es: algunas enzimas son capaces de hacerlo y otras no.
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Las enzimas que son capaces de corregir errores en el copiado tienen una capacidad especial que se conoce como proofreading o actividad correctora de pruebas. Lo que hace la enzima cuando comete un error: lo detecta, retrocede, quita la letra que colocó erróneamente y coloca la letra que corresponde siguiendo la regla de complementariedad. Pero entonces, ¿porqué ocurren mutaciones si algunas enzimas tienen esa capacidad? Evidentemente la actividad proofreading no es infalible y a veces las enzimas pasan por alto los errores que introdujeron en la copia.
Y las enzimas que no tienen actividad proofreading, ¿qué ocurre cuando introducen un error en la copia? Estas enzimas copian el molde de ARN y cuando introducen un error, el error permanece en la copia. Estas enzimas no tienen la capacidad de detectar errores en el copiado.
La enzima encargada de copiar el genoma del coronavirus es una ARN polimerasa ARN dependiente. Este tipo de enzimas que copian ARN a partir de un molde de ARN no tienen actividad proofreading, es decir si cometen un error en el copiado no son capaces de corregirlo. Es evidente, que aparecerán errores con cierta frecuencia en las copias de ARN que haga. Esos errores son mutaciones. Las mutaciones ocurren aleatoriamente y cualquier cambio que ocurra en una partícula viral dada, ese cambio será heredado por todas las copias del virus en la generación siguiente.
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La tecnología actual nos permite decodificar una secuencia del material genético de un virus, es decir podemos aislar el material genético y averiguar cómo es la secuencia de letras de su genoma. Si determinamos la secuencia de los genomas de las cepas que se encuentren en circulación en distintas regiones, podemos usar nuestros modelos de secuencias evolutivas para predecir la historia del virus y responder preguntas del estilo: ¿Qué tan rápido ocurren las mutaciones? O ¿En qué parte del genoma ocurren las mutaciones?
Seguir los cambios que el virus ha sufrido en una comunidad permite contestar preguntas como: ¿Cuántos brotes separados han ocurrido en una comunidad dada? Este tipo de información puede ayudar a los organismos sanitarios a detener la expansión del virus.
