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jueves, 9 de febrero de 2012

Hablando de virus... (Capítulo 4. Defendiéndose y contraatacando)

La batalla entre los virus y las plantas se libra dentro de las células vegetales. Es una batalla silenciosa a nivel molecular, donde las armas de los dos contrincantes –no podía ser de otra forma– son proteínas y enzimas. A pesar de los grandísimos avances que se han realizado en las últimas dos décadas –os aseguro que este tema no se parece en nada a lo que estudié en la carrera a principios de los 90–, los científicos todavía desconocen gran parte del arsenal y las estrategias de plantas y virus. Podéis imaginar que si el tema no era sencillo en los post anteriores, menos lo es en éste… Trataré de hacerlo más cercano y comprensible volviendo a la “fabrica celular” que describíamos en el primer post de esta serie.
Las plantas –como cualquier organismo vivo– se defienden de los continuos ataques químicos, biológicos y ambientales que reciben. Una parte de esa defensa depende de genes que se expresan aunque la planta no haya tenido nunca relación con el patógeno –o sea, está genéticamente predeterminada–. Esta resistencia genética ha aparecido por la evolución conjunta de la planta y el patógeno a lo largo de cientos de miles de años y los genes que la regulan son los famosos genes de resistencia. Hay genes de resistencia para todo tipo de patógenos (hongos, bacterias y virus), aunque como estamos “hablando de virus” nos centraremos en ellos. Pero antes debo de aclarar que los términos que emplean las casas de semillas y los virólogos para referirse a la relación entre plantas y virus son muy distintos. Las casas de semillas –siguiendo este documento de la ISF (International Seed Federation)definen resistencia como la habilidad de una planta para LIMITAR el desarrollo de una enfermedad y establecen dos niveles –resistencia alta (HR) y resistencia intermedia (IR)– según se muestren pocos o muchos síntomas. Sin embargo los virólogos hablan de resistencia si el virus sólo se duplica en la primera célula infectada; de tolerancia si el virus invade la planta y acumula viriones, pero no aparecen síntomas de la enfermedad; y de sensibilidad si el virus invade la planta y ésta muestra algún síntoma, por leve que sea(1). Vamos, que muchas de las variedades resistentes para las casas de semillas serían consideradas plantas sensibles por los virólogos; pero no hay nada peyorativo en esta distinción. La resistencia intermedia a CVYV (el “virus de la vena”) en pepino evita los síntomas sin impedir ni la replicación del virus ni la acumulación de viriones; un virólogo la llamaría tolerancia, pero nos salvó la vida a los pepineros hace 10 años. Las resistencias intermedias a CYSDV (el “virus del amarilleo”) en pepino y a TYLCV (el “virus de la cuchara”) en tomate limitan la duplicación y el movimiento del virus, pero no impiden la aparición de síntomas; para un virólogo serían plantas sensibles, pero a nosotros nos permiten hacer control integrado en pepino y seguir cultivando tomate en algunas áreas de Nijar, donde la presión del “virus de la cuchara” es brutal. Aunque el objetivo final de los virólogos es encontrar genes de resistencia que IMPIDAN la replicación del virus, mucho tenemos que agradecer –al menos en Almería– a estas resistencias intermedias incorporadas por los genetistas de las casas de semillas…
Como ya vimos en el primer post de la serie, los genes –también los genes de resistencia– codifican proteínas, así que serán estas las responsables de la resistencia de la planta al virus. A veces la resistencia genética es pasiva y no implica una actuación de las células vegetales. Nuestra fábrica celular simplemente modifica ligeramente una de sus máquinas –la proteína codificada por el gen de resistencia– que ya no sirve para hacer copias del virus. Pero en muchos otros casos la resistencia genética es activa, y es la presencia del virus la que desencadena una serie de reacciones en la célula infectada. La más conocida y mejor estudiada es la reacción de hipersensibilidad (HR, del inglés Hypersensitive Response) Una reacción de hipersensibilidad  me recuerda mucho al final de una película de James Bond; con la alarma sonando estrepitosamente, tiros y explosiones por todas partes y un botón de autodestrucción. Esta vez nuestra fábrica celular detecta la presencia del enemigo y, después de enviar una señal de alarma al resto de las fábricas –las otras células de la planta–, dispara todas sus armas y se autodestruye tratando de matar al virus. En estos casos (podéis ver un esquema en la primera imagen) la planta ha desarrollado una proteína –codificada por un gen de resistencia (R)capaz de interaccionar con una proteína del virus denominada por ello elicitor –codificada por uno de los genes virales, denominado gen de avirulencia (avr)–; si las dos proteínas se unen, el compuesto resultante dispara toda una serie de mecanismos de defensa vegetal. Se producen en el interior de la célula altísimas concentraciones de agentes oxidantes, hormonas vegetales, toxinas –como las fitoalexinas– y las famosas proteínas de la patogénesis (PR proteins, por el inglés Pathogenesis Related protein) –un grupo muy heterogéneo de proteínas con efecto contra patógenos que últimamente están muy de moda–. La inmensa mayoría de estas sustancias tienen cierta actividad contra hongos y bacterias, pero a los virus no les hacen ni cosquillas; ahora bien, este “pelotazo” químico acabará matando a la célula infectada –al tiempo que endurece y engrosa su pared celular– para así impedir que el virus se mueva a las células vecinas. No se sabe con seguridad cual –o cuales– de estas sustancias intervienen en el aviso al resto de las células de la planta, pero el caso es que las demás células comienzan a activar los mismos mecanismos de defensa y –aunque en menor concentración y sin morir– a acumular las mismas sustancias, adquiriendo así cierta resistencia a los patógenos. En los alrededores de la célula suicida este proceso se denomina resistencia local adquirida (LAR), comienza casi inmediatamente y tiene mayor intensidad. En otras partes más alejadas de la infección se denomina resistencia sistémica adquirida (SAR) comienza más tarde y es menos intensa(2). Todo esto ocurre continuamente en nuestras fincas de pimiento; las resistencias a tobamovirus –los “virus de la verruga” de las solanáceas– y a TSWV –el “virus del spoted”– controladas respectivamente por los genes L4 y Tsw,  funcionan exactamente de esta forma. Sin embargo, todos sabemos que las resistencias genéticas se rompen en muchas ocasiones. Con temperaturas muy altas y alta presión del virus el sistema proteico que dispara la resistencia puede fallar, pero el contraataque de los virus se basa en la extraordinaria facilidad con la que pueden aparecer cepas capaces de burlar la resistencia genética; los virus sufren mutaciones, recombinaciones entre cepas, recombinaciones con el genoma del huésped… Especialmente problemático es el caso del TSWV que –además de lo dicho– puede intercambiar alguna de las tres hebras de ARN de su genoma entre cepas (reasociarse)  o recombinar con su vector, con lo que presenta una variabilidad tremenda. Según este reciente estudio, donde unos franceses destripan la madeja que va dejando el “virus del spoted” alrededor del mundo, la reasociación estaría muy relacionada con la ruptura de la resistencia genetica a TSWV en pimiento proporcionada por el famoso gen Tsw.
Pero, aunque parezca mentira, si hablamos de virus vegetales la resistencia genética es sólo un complemento. El principal mecanismo de defensa antiviral de las plantas está basado en el reconocimiento y destrucción del ARN de los virus y forma parte de lo que los científicos denominan Silenciamiento Génico Post-Transcripcional (PTGS por el inglés Post-Trascriptional Gen Silencing) Detrás de este pomposo nombre está lo que muchos consideran como el primer gran descubrimiento científico del siglo XXI (sus primeros postuladores, los norteamericanos C. C. Mello y A. Fire, recibieron por su trabajo el Premio Nobel en el 2006) Este tema mantiene hiperactivos a los biólogos moleculares de medio mundo, pues su comprensión y control puede traer soluciones médicas y biotecnológicas impensables hace sólo unos años –también en el ámbito de la agricultura, como veremos otro día–. Para los muy frikis he tratado de resumir lo básico del proceso en la segunda imagen (tampoco llego mucho más allá) aunque evidentemente es muchísimo más complicado… El PTGS es un complejo mecanismo celular con el que los seres vivos controlan la expresión de los genes, y su funcionamiento me recuerda mucho a una especie de Control de Calidad de nuestra fábrica celular. Recordemos que en el centro de operaciones de nuestra fábrica –el núcleo celular– las instrucciones escritas en ADN se copiaban en ARN –durante la trascripción genética–. Algunas de estas copias se doblan sobre si mismas formando un bucle de ARN doble. Cuando llegan al citoplasma, estas copias dobladas no pueden traducirse en los ribosomas –los talleres que fabrican proteínas–, pero si son trabajadas por el sistema de Control de Calidad de nuestra fábrica celular, que corta con unas tijeras –un complejo enzimático denominado DICER– el bucle de ARN doble en dos pequeños pedacitos llamados micro-ARN (o miRNA, por sus siglas en ingles) Después, los Inspectores de Calidad –un complejo enzimático denominado RISC– buscan en toda la fábrica celular cualquier copia de ARN que encaje con estos micro-RNA y –una vez la encuentran– rompen o estropean la copia, impidiendo así que los ribosomas fabriquen la proteína que codificaba. De esta manera la célula controla qué proteínas tiene que fabricar en cada momento. Pues bien, los virus vegetales fabrican en algún momento de su ciclo ARN doble. Cuando el Control de Calidad encuentra en nuestra fábrica celular ARN doble procedente de un virus lo corta con sus tijeras –el complejo DICER– en pequeños pedacitos llamados pequeños ARN interferentes (o siRNA, por sus siglas en inglés) Los inspectores de calidad –el complejo RISC– utilizan algunos de estos pequeños ARN interferentes para reconocer el ARN del virus y destruirlo, deteniendo así la infección. El Control de Calidad también utiliza parte de los pequeños ARN interferentes para fabricar más ARN doble y volverlo a cortar, amplificando el control del virus. Además envía parte de los  pequeños ARN interferentes a otras células, creando una protección antiviral sistémica. El control de virus vegetales mediante PTGS es un mecanismo muy efectivo que protege a las plantas de la mayoría de los virus vegetales (si no fuera por él casi podría decirse que todos los virus infectarían a todas las plantas), pero –como bien sabemos– no es infalible. Se sabe que algunos virus son capaces de interferir y desactivar este sistema (los potyvirus son expertos en esto), o de modificar algunas estructuras celulares para replicarse a salvo de los complejos RISC. En esta guerra ninguno de los dos contrincantes va a rendirse. Llevan así millones de años y así seguirán unos cuantos millones más, siempre defendiéndose y contraatacando. ..
Edito porque se me había olvidado que los virus muchas veces atacan conjuntamente, especialmente cuando dos virus son transmitidos por el mismo vector. En Almería es muy fácil ver infecciones simultáneas de TYLCV y ToCV en tomate, o de CVYV y CYSDV en pepino –los cuatro trasmitidos por Bemisia tabaci–, o de TSWV y PMoV en pimiento –trasmitidos por Frankliniella occidentalis–. En estas infecciones mixtas los mecanismos de defensa vegetal que desactiva un virus favorecen la duplicación del otro virus (y viceversa) provocando síntomas mucho más graves.
Pero… ¿Qué hacemos nosotros en esta guerra? Pues hasta ahora hemos sido casi neutrales; poca cosa hemos hecho para ayudar a nuestros cultivos en su guerra contra los virus. Aunque quizás, gracias al conocimiento acumulado en la última década, pronto estemos en la primera línea del bando de las plantas… Pero eso lo veremos en un próximo post.

(1)Aparte –y permitidme el tono de broma– está el término “antivirus” demasiado utilizado en nuestro sector y que jamás debe emplearse fuera de una tienda de informática. Este “palabro” confunde, genera falsas expectativas y acaba ocasionando problemas a agricultores, técnicos, almacenes y casas de semillas. Así que –en mi opinión– siempre es mejor hablar profesionalmente y con propiedad, aunque haya que repetir las cosas veinte veces.
(2)En este sistema de defensa de las plantas se basan muchos de los famosos inductores de resistencias englobados en el concepto “otros medios de defensa fitosanitaria” y conocidos vulgarmente como “productos ecológicos”. Claro que el hecho de que exista una base científica importante no quiere decir que en la práctica todos funcionen…

24 comentarios:

  1. Sí,magnífico como siempre, y viene como anillo al dedo con los temas de actualidad que nos concierne. Menos mal que nuestro deporte español, agricultura española y nuestros autores del blog poseen una gran HR contra los contínuos ataques virulentos de los medios de comunicación franceses, comisión europea y trolls, respectivamente, jjejje.

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    1. Pues sí Mje. Debe ser fruto de la evolución conjunta Mje (jejejejeje)
      ¡¡¡Aupa Contador!!! Les guste o no a los franceses este año ganamos la Eurocopa y el Roland Garros y el que viene el Tour.

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  2. vaya rollo patatero, yo no sé para que te complicas la vida.Quien quiera especializarse en biologia molecuar que vaya a la Universidad.

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    1. Hombre compañero Anonimo, comprendo que no te guste porque para que te gusten estas cosas hay que ser un poco friki, pero te aseguro que saber muuuuuuuuuy por encima como funcionan las plantas (que es al fin de cuentas la principal materia prima con la que trabajamos) no es precisamente "especializarse en biología molecular"... Se trata tan sólo de tener ligeros conocimientos de fisiología vegetal.
      Me complico la vida porque personalmente pienso que si no tengo la menor idea de estos temas, luego aparecerá en mi despacho un tipo que me contará historias para no dormir sobre un producto a base de "péptidos de la patogénesis" o "promotores de las defensa vegetales" y, si no tengo ni pu.. idea, cuando me pregunten mis agricultores tendré que contarles alguna milonga para salir del paso... Y no me gusta hacer eso.
      También pienso que si no tengo ni pu.. idea de como funcionan las resistencias a virus cuando vea matas con virus de la cuchara en una variedad resistente tendré que poner cara de poker delante del agricultor y contarle alguna historia (porque no tendré ni idea de lo que esta pasando) y después llamar al de la casa de semillas a ver que me cuenta... Y tampoco me gusta hacer eso.
      A mi personalmente me preocuparía que mi médico sólo supiera el nombre de las enfermedades que trata y el nombre de los medicamentos que receta. Me gustaría que supiera de verdad que es lo que está pasando en mi organismo enfermo y que de verdad las medidas que me recomienda surgieran de un conocimiento, un diagnóstico y una reflexión... Eso es lo que trato de hacer, aunque me falte mucho para lograrlo. Por eso -y porque cada uno es libre de hacer con su tiempo lo que le venga en gana (imagino que en esto estaremos de acuerdo)- yo gasto el mio en estudiar y en complicarme la vida con "rollos patateros". Cada cual que gaste el suyo en lo que le guste y le aproveche ¿No te parece, compañero?

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    2. Con un par!. Yo te compro para mí solito. ¿Que hay que hacer?

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    3. ¡¡¡ A por ellos !!!10 de febrero de 2012, 8:38

      Chapó.Ahí queda eso.

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  3. Te lo has cargado en libreta en el primer asalto, aunque has jugado con ventaja, en un combate de boxeo de cerebros los contrincantes deberían ser de la misma categoría de peso mental.Y evitando galicismos digo OLÉ!!!!

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  4. perfecto entomofilico, ya van varios y extensos posts sobre los virus, pero aun no has contado como los detectan en los laboratorios, que imagino que lo haran con el famoso test ELISA (ese al que tanto atacan los negacionistas del VIH y no sin razon), pero ese es otro tema, podias contar como "ven" los cientificos dentro de los virus?, gracias

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    1. Con el debido respeto, mal camino llevas por ahí... A estas alturas negar la efectividad del test ELISA es más o menos como pensar que el mundo se va a acabar el 2012 con el calendario maya. Vamos un magufada de la peor especie, digna de ser el titular de Cuarto Milenio, pero que desde luego no tiene hueco en mis post.
      Como lo mio es la agricultura y no la medicina te aconsejo que te pases por el blog "La ciencia y sus demonios". Alli saben más de VIH y tienen más paciencia que yo.

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    2. Saludos.

      Comentas lo siguiente "al tiempo que endurece y engrosa su pared celular".

      Es posible observar en la planta (tallo, hojas) con la vista ese "engrosamiento", lo cual nos daría una idea de la resistencia y mecanismos que se están produciendo interiormente.

      Es decir, si podemos identificarlo en la morfología externa del cultivo.

      Me parece muy llamativo. Y si tienes alguna foto para ilustrarlo, mejor. Saludos.

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    3. No compañero. Este engrosamiento de la pared celular y en general toda la reacción de hipersensibilidad ocurren a nivel de célula y sus efectos no son visibles a simple vista. Al igual que pasa con los anticuerpos humanos la defensa inmunológica de las plantas es invisible.
      Lo único que se puede ver en algunos casos son pequeñas lesiones necróticas alrrededor de los puntos de infección. Son muy típicas en tabaco y a veces aparecían en las variedades de pimiento resistentes al spoted (en los tiempos en que predominaba la cepa clásica del TSWV al que eran resistentes)

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    4. Y sigue sin gustarme el camino por donde vas...

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  5. Muy interesante!!!

    Que pena que no lo podamos ver con las gafas estereoscópicas del RAWN...

    Nos vemos ...

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  6. Los chicos que llevais el blog, antes de publicar comentarios basura de trolls, filtrarlos y no los pongais directamente. El que escriba que sea para aportar. Esto parece casi ya telecinco, solo peleas, replicas y contrareplicas de tonterias.
    Vamos a lo que vamos, que es a sumar, y la basura al basurero.
    Saludos

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  7. ay entomofilico entomofilico!!!! eres como tantos miles el producto resultante de los dogmas de la ciencia impartidos por las universidades, esas que son financiadas en sus estudios por los grandes laboratorios, esos que dictan el camino a seguir, pero amigo mio, compañero como tu dices, los hechos son los que son independientemente de que se crea o no en ellos, te invito a que veas los documentales, LA CASA DE LOS NUMEROS y SIDA; LA DUDA, ambos en youtube, pero claro despues de verlos seguiras ciego, esa ceguera que os producen los dogmas cientificos, y que conste que no soy un troll, solo soy una persona que busca la verdad, que no comulga con ruedas de molino, una persona que procura salirse del rebaño, yo solo hice mención al test ELISA como forma de detectar de forma indirecta, que es lo que hace, la presencia de virus en plantas, no en humanos, pero claro, a ti no te gusta el camino que llevo, EL DE LA VERDAD, compañero!!!

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  8. por cierto, se me olvidaba entomofilico, aun no has contado como VEN dentro de los virus los cientificos

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    1. Unico y último comentario anonimo magufo:
      Como te dije no tengo paciencia, así que sólo voy a decir una frase sobre tu comentario: ES UNA TONTERIA, y como dijo Forrest Gump: "TONTO, es el que dice tonterias"
      Contaré como se detectan los virus en el siguiente post, porque anónimo magufo si quieres "ver" virus comprate los videos de "erase una vez la vida". Alli salia un virus tiñoso que seguro que te gustará un monton y te hará mucha gracia. No pienso ponerme a discutir con alguien que quiere "ver" los virus. ¡Hasta ahí podríamos llegar!
      Pues ala hombre (y no te digo compañero, porque me parec que no has estado a menos de 100 kilometros de un invernadero), a ver Cuarto Milenio, a comprar en las parafarmacias, a flipar con la permacultura y a mirarse en el espejo del ascensor y sentirse el agente Malder. Tu busca la verdad hay fuera, que yo sigo a lo mio: estudiar, aprender y producir hortalizas. No pienso perder un solo segundo más en estupideces ni en gente que las dice.
      Como ya te he dicho, tira pa' "La ciencia y sus demonios" que allí tienen más paciencia que yo.

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    2. Joder, entomofílico. No me he reido tanto con un escrito desde que no leía "El buscón", de Francisco Quevedo. La verdad es que tienes salidas para todo.

      Un saludo.

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  9. Tenías razón entomofílico, cuando hablaban del virus del tabaco no se referían al TMV, sino del PMMV y TMGMV, era en término coloquial, estaba confundida.
    Y por lo demás ¡Ramén!(no se dice así Gabriel?)Y pienso que no deberías gastar ni un solo segundo de tu tiempo en ciert@s individu@s, es de lo que se alimentan y crecen. Aunque algún@s estarían mejor en otros foros como este: http://www.forosdelmisterio.net/ Tampoco creo que sea justo que hayan tenido de cerrar, y no me gustaría que llegara a sucederle lo mismo al Homo. Entre todos podemos evitar tanta “gemella” por el blog, y se es posible, Aguilera, arrancar algunas de raíz que pa´l fruto que dan que dejen sitio para l@s buen@s de verdad, no?

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    1. Entonces, ¿el anónimo porculero ese es más un curica que otra cosa?. Igual también es asiduo del salón del templo. Yo estoy con la ciencia y con los que la defienden.

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  10. Licopeno77 dice:

    Sensacinal post, quien no sepa apreciar el grandísimo trabajo que haces con estos post, debe tener mucha envidia, de no tener la capacidad de sacrificio que significa estudiar y además luego transmitir tus conocimientos a los demás, sin animo de lucro que es algo que hoy no esta muy de moda. Animo sigue así que todos aprendemos mucho de estos post y como dices para ser un buen profesional se debe estudiar, estudiar y trabajar mucho y muy duro. Un saludo

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