Durant molt de temps, els virus han sigut vistos com a ens simples i egoistes: partícules inertes que només “desperten” en invadir una cèl·lula, a la qual convertixen en una fàbrica de còpies de si mateixos abans de destruir-la. Esta visió és tan influent que, hui dia, el consens majoritari és que els virus no poden considerar-se realment éssers vius. No obstant això, unes certes observacions sobre el comportament de bacteriòfags o fagos, els virus que infecten bacteris, fan que eixa imatge puga quedar-se obsoleta.
Investigacions recents han demostrat que estos virus no actuen sempre de manera individual ni automàtica, sinó que poden comunicar-se entre si i prendre decisions col·lectives. El més sorprenent és que, en alguns casos, eixa comunicació ocorre fins i tot entre virus que infecten bacteris d'espècies distintes.
Esta troballa no sols té profundes implicacions per a l'ecologia microbiana, l'evolució dels virus i el desenrotllament de noves estratègies per a combatre bacteris resistents a antibiòtics, sinó que conferix capacitats “socials” a estos ens biològics.
Els organismes més abundants del planeta
Encara que solen passar desapercebuts, els bacteriòfags són els organismes més abundants de la Terra. S'estima que existixen al voltant de 10³¹ partícules virals en la biosfera, una xifra que supera en deu vegades el nombre total de bacteris.
Cada dia, infecten i destruïxen enormes quantitats de bacteris en els oceans, els sòls i també en el nostre propi cos. Quan un fago infecta un d'estos microorganismes, pot seguir dos rutes principals: el cicle lític i el cicle lisogénico.
En el cicle lític, el virus es replica ràpidament i acaba destruint la cèl·lula bacteriana, mentres allibera noves partícules virals. En el cicle lisogénico, en canvi, el genoma del fago s'integra en el del bacteri i roman latent, replicant-se discretament juntament amb ella durant generacions.
Durant dècades, es va pensar que esta “elecció” depenia únicament de l'estat intern del bacteri o de l'atzar. Hui sabem que, almenys en alguns fagos, eixa decisió pot ser influïda per senyals produïts per altres virus.
Un llenguatge químic entre virus
En 2017, un estudi va mostrar que alguns bacteriòfags utilitzen un sistema de comunicació molecular per a avaluar el seu entorn. Este sistema, denominat arbitrium (que en llatí significa “decisió”), els permet saber quantes infeccions han ocorregut recentment en una població bacteriana.
El mecanisme és sorprenentment senzill. Quan un fago infecta un bacteri, induïx la producció d'un xicotet pèptid (proteïna d'entre 5 i 10 aminoàcids) que s'allibera el mitjà. A mesura que més bacteris són infectades, la concentració d'eixe pèptid augmenta. Els fagos que arriben després “lligen” eixe senyal químic i, en funció del seu nivell, decidixen si convé continuar destruint bacteris o passar a un estat latent.
En altres paraules, els fagos no actuen a cegues: arrepleguen informació de l'entorn (més pèptid implica que hi ha hagut més infeccions i, per tant, menys possibilitats de trobar bacteris receptors) i ajusten el seu comportament en conseqüència.
Virus amb comportaments col·lectius
El que fa este fenomen encara més fascinant és que la comunicació no sempre es limita a fagos idèntics com es va proposar inicialment. Investigacions posteriors desenrotllades en els nostres laboratoris han mostrat que alguns pèptids de arbitrium poden ser reconeguts per fagos emparentats, però que infecten espècies bacterianes distintes. Això permet una forma de comunicació entre virus diferents que compartixen el mateix nínxol ecològic.
Això significa que un fago pot prendre decisions basant-se no sols en la presència dels seus propis “parents”, sinó també en l'activitat d'altres virus competidors o cooperadors. Així, en lloc d'actuar com a entitats aïllades, semblen formar part de xarxes de comunicació viral que reflectixen la pressió global sobre una comunitat bacteriana.
Des d'un punt de vista evolutiu, esta capacitat té tot el sentit. Si molts virus (encara que no siguen idèntics) estan infectant bacteris pròxims, continuar destruint indiscriminadament a l'hoste pot esgotar el recurs disponible. Optar per la latència pot ser, en eixe context, una estratègia més eficient de supervivència a llarg termini.
Este tipus de comportament és idèntic als sistemes de quòrum sensing o –percepció de quòrum– que utilitzen molts bacteris i altres organismes per a coordinar accions en funció de la densitat poblacional. No obstant això, trobar una cosa similar en virus resulta especialment cridaner, ja que tradicionalment es pensava que mancaven de la capacitat per a “prendre decisions”.
Una nova mirada sobre els virus
Que els fagos intercanvien informació, fins i tot entre espècies distintes, desafia la idea dels virus com a simples programes genètics que s'executen sense control. En el seu lloc, comencem a veure'ls com a agents capaços de percebre el seu entorn, integrar senyals i modular la seua estratègia replicativa més enllà de l'individu.
És a dir, lluny de ser mers actors passius, els bacteriòfags emergixen com a entitats amb sorprenents capacitats socials que els permeten comunicar-se, coordinar-se i adaptar-se col·lectivament. Que puguen fer-ho fins i tot travessant les fronteres entre espècies afig una complexitat inesperada al nostre enteniment del món viral.
Este canvi de perspectiva ens recorda una cosa fonamental: fins i tot en els sistemes aparentment més simples de la biosfera, la comunicació importa. A vegades, els organismes més silenciosos tenen les converses més interessants (i a vegades, els qui menys esperem que “parlen” tenen molt a dir).
Implicacions més enllà del laboratori
Estos descobriments no són només una curiositat científica. La comunicació entre fagos influïx en la dinàmica de les poblacions bacterianes i, per tant, en processos ecològics clau com els cicles del carboni i del nitrogen.
A més, té implicacions importants per a la teràpia amb fagos, una alternativa prometedora enfront dels bacteris resistents a antibiòtics. Comprendre com i quan eixos virus decidixen destruir bacteris o romandre latents podria ajudar a dissenyar tractaments mèdics o processos biotecnològics més predictibles i assegurances.
Mentres, als científics ens obliga a replantejar-nos com entenem la “intel·ligència” i la presa de decisions en sistemes biològics aparentment simples.
Alberto Marina Moreno, Chair professor, Institut de Biomedicina de València (IBV - CSIC)
Este article va ser publicat originalment en The Conversation. Llija el original.
* Ho pots llegir perqué en cronicacampdeturia som Creative Commons