Tras el descubrimiento de los virus a finales del siglo XIX, los biólogos y los filósofos llevan casi 100 años debatiendo sobre si éstos son la forma de vida más pequeña conocida por el hombre.
Mediante un ciclo de vida estrictamente parasitario, los virus son capaces de infectar animales, plantas, hongos y bacterias. Los virus se propagan de una célula huésped a otra, de un organismo huésped a otro e incluso a través de especies; siendo capaces de transformarse, de evolucionar, para aumentar sus probabilidades para generar una nueva generación.
Durante muchos años los virus fueron considerados el paradigma del ADN/ARN programado para su propia supervivencia. Crudo y eficaz, un virus «transporta» y replica un fragmento muy pequeño de material genético, tan pequeño como 3500 nucleótidos (Bacteriófago MS2), necesario para codificar las proteínas (a menudo enzimas) necesarias para someter el metabolismo celular del huésped, infectar las células cercanas y replicar el virus, destruyendo la célula huésped.
La comprensión real del genoma y el metabolismo de los virus comenzó en los años 50 y avanzó a gran velocidad. Hoy en día los científicos son capaces de manipular los virus minuciosamente: los genomas se codifican a la carta y la vida del virus es controlada por los científicos como un titiritero controla una marioneta.
La única certeza que los científicos podían perder, el único pequeño defecto del debate filosófico de las primeras décadas del siglo XX, es que aunque los virus pudieran considerarse formas de vida, no son las más pequeñas conocidas. Theodor O. Diener (Departamento de Agricultura de EE.UU., Beltsville, Maryland, EE.UU.) descubrió el primer viroide en 1971, el agente causal el tubérculo fusiforme de la patata. Demostró que el agente es un ARN libre de 359 nucleótidos, demasiado pequeño para contener la información genética necesaria para la autorreplicación y tampoco capaz de sintetizar una cubierta.
VIROIDES
Los viroides, los agentes infecciosos más pequeños conocidos, pertenecen al nuevo orden de agentes subvirales, que actualmente incluye dos familias, ocho géneros y 32 especies de viroides. Los virus y los viroides, que añaden otra capa de complejidad al mundo microscópico, no deben confundirse entre sí.
Buscando analogías: Los virus son hackers celulares. Tras la introducción de su material genético, los virus se apoderan de la máquina celular, comienzan a sintetizar sus propias enzimas y proteínas e inducen tanto la autorreplicación como la infección de las células cercanas. Estos hackers ancestrales están bien protegidos por una cápside, una envoltura endurecida constituida por proteínas que es responsable de la especificidad del virus. Las cápsides confieren a los virus su forma observable, los vectorizan durante su migración en los organismos y actúan como sensores de membranas celulares específicas identificadas como dianas. Dentro de la cápside, el verdadero algoritmo infeccioso está codificado como ADN/ARN, como un arma cargada.
Los viroides son diferentes. Los viroides cambian de forma. Caracterizados y moldeados sólo por su material genético (ARN), los viroides son estructuras desnudas que interactúan con el entorno. La naturaleza, orientación y fuerza de la interacción con los compuestos cercanos son capaces de modificar las geometrías del viroide que es capaz de adaptarse a un gran número de entornos químicos.
Con menos de una décima parte de las nucleobases de ARN totales del virus, las secuencias viroides no codifican para proteínas o enzimas. El material genético de un viroide está ensamblado para ser un passepartout: capaz de retorcerse, estirarse, doblarse y dividirse de forma reversible. La clave para entender la replicación de los viroides es aceptar que la armonía caótica que define la biología celular se ve alterada por una única estructura.
El Vd-ARN es un fragmento circular corto de aproximadamente 246-401 nucleótidos con un grado muy alto de emparejamiento de bases. El retraso entre la infección de la planta y la aparición de síntomas visibles caracteriza el ciclo de vida de algunos viroides hasta el punto de que se registra en el nombre común.
Un ejemplo de este comportamiento y objeto de este capítulo es el Viroide Latente de Lúpulo, un miembro de la familia Pospiviroidae y del género Cocadviroid,
HLVd
Figura 1: Esquema termodinámico estable original del HLV, publicado en Nucleic Acids research en 1988
El HLVd consiste en un polímero monocatenario de 256 nucleótidos que asume una estructura en forma de varilla con un grado de emparejamiento de bases del 65,5 %. Tal y como se expuso en el capítulo anterior, el HLVd se caracteriza por ser una infección sutil del lúpulo, como su nombre indica, y del cannabis.
El viroide latente del lúpulo provoca una respuesta inmunitaria que provoca necrosis, amarillamiento y muerte celular. La observación y caracterización del HLVd en el cannabis tiene sólo unos años y se atribuye a
Graham Farrar, de Glass House Farms, con las evidencias científicas elaboradas por la Universidad de California Davis en colaboración con Phylos Bioscience (como colaborador privado). En 2017 los síntomas de HLVd se observaron por primera vez en California y ahora está en Canadá. Las plantas pueden ser portadores asintomáticos latentes.
Síntomas del HLVd
Una planta con HLVd muestra un conjunto de síntomas extraños: retraso en el crecimiento, tallos quebradizos, floración y expresión pobres de estructuras y metabolitos secundarios, malformación y/o clorosis de las hojas; sin una causa evidente.
El periodo de latencia entre la infección de la planta y la aparición de los primeros síntomas no puede atribuirse a un único factor determinante y puede variar mucho entre los distintos quimiotipos.
Los datos recogidos en diferentes estudios parecen indicar que los individuos jóvenes son más eficientes a la hora de reconocer/combatir fragmentos de ARN extraños como los viroides; generando el retraso que racionalizamos como latencia.
Los estudios en torno al HLVd están aportando poco a poco una explicación al dudding y nos proporcionan protocolos y soluciones para mitigar la propagación mundial del patógeno.
En primer lugar: el dudding altera la relación crecimiento/defensa de las plantas infectadas, lo que significa un retraso generalizado de los tiempos de crecimiento y una inercia hacia las modificaciones de las condiciones de crecimiento. Este último efecto incluye las reacciones a los nutrientes, los aditivos y el fotoperiodo.
El segundo efecto, cada vez más preocupante, se produce en las estructuras primarias y secundarias, como las flores/frutos y los pelos/espigas. Para las plantas de cannabis que infectan el HLVd, esto significa una reducción drástica del número de tricomas y la malformación de los tricomas restantes en estructuras secas parecidas a pelos.
Los efectos de la infección de los cultivos modernos de cannabis no están confirmados, pero se estima una pérdida de entre el 30 % y el 80 % en los cultivos de las unidades infectadas. El número no se ve mitigado por la existencia de una cura para las plantas vivas, los individuos infectados por el HLVd son inmediatamente destruidos.
Conscientes de los peligros que representa el infectante, los científicos están desarrollando técnicas para luchar contra el viroide a nivel celular y son capaces de generar una descendencia sana a partir de un huésped infectado con diferentes técnicas como la termoterapia, la terapia de frío, el cultivo de tejidos, el microinjerto in vitro o la crioterapia; dependiendo de la pareja específica viroide-huésped.
Transmisión y precauciones
La recuperación de material genético limpio a partir de muestras contaminadas es más difícil de lo que parece: El HLVd es capaz de sobrevivir durante largos periodos de tiempo fuera de las comodidades de las células vivas y se ha demostrado que los tejidos muertos propagan la enfermedad.
El riesgo de sacrificar una gran fracción del cultivo es lo suficientemente aterrador como para recomendar protocolos higiénicos estrictos.
Desde el comienzo del renacimiento del cannabis, los científicos han recomendado el uso de ambientes interiores estériles, guantes y herramientas de un solo uso y un aislamiento biológico adecuado de las plantas de cannabis, pero las próximas amenazas harán que las recomendaciones pasen a ser medidas obligatorias.
La solución de lejía al 10 % o la esterilización con mechero/quemador Bunsen son formas conservadoras de prevenir/evitar el contagio a través de herramientas reutilizables que limitan los costes relativos a los materiales de un solo uso.
La propagación del HLVd, en el cannabis, a través de las semillas es menos común, pero no se puede excluir todavía.
Las semillas deben ser consideradas como pequeñas «bóvedas» para las estructuras de ADN y se encuentran entre los entornos más duros para el material genético extraño; evitando la acumulación del patógeno.
El exterior de las semillas podría seguir albergando residuos y otros fragmentos que podrían actuar como vectores de viroides; se aconseja un tratamiento cuidadoso (lavado) para reducir aún más el riesgo.
Los estudios sobre el HLVd en el lúpulo parecen excluir el contagio a través de los insectos, pero los datos todavía deben ser probados en las variantes del cannabis.
Los pequeños agricultores independientes deberían sentirse relativamente protegidos: espacios interiores limpios, a menudo poblados por menos de 10 individuos, seleccionados de entre unas pocas docenas de semillas germinadas o cortes, tienden a minimizar los riesgos de contagio tanto de planta a planta como de herramienta a planta.
A gran escala, la fragmentación de las zonas de cultivo en unidades más pequeñas y la restricción/registro de los accesos de entrada/salida de los espacios de cultivo/trabajo es un consejo de GMP (normas de buenas prácticas de fabricación) que no debe pasarse por alto.
En el caso de otros muchos patógenos, la mejor manera de garantizar una respuesta rápida al HLVd es un programa analítico sólido.
Los laboratorios de todo el mundo están preparados para identificar e incluso secuenciar el HLVd y otros viroides/virus con técnicas habituales a precios competitivos.
La PCR de transcripción inversa (reacción en cadena de la polimerasa del ARN) domina la oferta de muestras comerciales. La técnica amplifica las secuencias de ARN de la muestra y, tras unos cuantos pases, identifica los fragmentos conocidos (secuencias y fragmentos de viroides) con gran precisión. Permitir un diagnóstico precoz.
La secuenciación del ARN también es una opción: se amplifica todo el material de ARN que se encuentra en las células, se descartan los fragmentos naturales y se analizan en detalle los restantes.
Los precios, para los laboratorios de terceros, están disminuyendo rápidamente, pero las mismas técnicas pueden realizarse en la propia empresa, con máquinas específicas.
Incluso con pocos métodos robustos a su disposición, los científicos están desarrollando muchas técnicas nuevas y diferentes para acelerar y trivializar la detección de HLVd a gran escala. En cualquier caso, puede ser necesario enviar varias muestras por planta para determinar con seguridad que la planta carece de viroides.
Para diagnosticar eficazmente una planta sin enfermedades, algunos laboratorios recomiendan un mínimo de 3-4 pruebas por planta, cada una de ellas realizada con 1-2 semanas de diferencia.
Los productores deberían tener especial cuidado con las plantas madre. Por lo general, estas muestras deben enviarse de un día para otro y en hielo. Si una instalación da positivo al HLVd, la genética seleccionada aún puede salvarse,
los laboratorios/empresas han desarrollado su propia técnica patentada para combatir la acumulación de viroides en tejidos específicos. Los tratamientos de calor y/o frío se utilizan generalmente en el cultivo de tejidos meristemáticos o nodales para limpiar la muestra.
Las células de tejido vegetal limpias se cultivan en medios de cultivo especializados y se propagan para crear brotes enraizados libres de enfermedades, denominados «plántulas» (también conocida como micropropagación).
El mayor inconveniente de estos procedimientos es el precio, que puede alcanzar miles de dólares.
Conclusiones
Los virus y viroides, como el HLVd, no dejarán de existir únicamente porque el entorno del cannabis se centre en temas más populares. La Fundación CANNA es consciente de los riesgos, relacionados con el HLVd, que surgirán cuando la globalización y las prácticas ilícitas propaguen el patógeno; y ya ha reaccionado.
¡Pide ayuda en info@fundacion-canna.com!
Bibliografía y créditos
Un agradecimiento especial a Abha Gupta, a. Horticultor, por su valiosa ayuda en la elaboración final de este artículo.
Gergerich, R.C., and V. V. Dolja. Introduction to Plant Viruses, the Invisible Foe. The Plant Health Instructor. 2006 DOI: 10.1094/PHI-I-2006-0414-01
Patzak, J.; Henychová, A.;Krofta, K.; Svoboda, P.; Malíˇrová, I. The Influence of Hop Latent Viroid (HLVd) Infection on Gene Expression and Secondary Metabolite Contents in Hop (Humulus lupulus L.) Glandular Trichomes. Plants 2021, 10, 2297. https://doi.org/10.3390/plants10112297
Holger Puchta, Karla Ramm and Heinz L.Sanger. The molecular structure of hop latent viroid (HLVd), a new viroid occurring worldwide in hops; Accession no. X07397 Max-Planck-Institut fuir Biochemie, April 18, 1988
Marina Barba, Zhibo Zhang. Viroid Elimination by Thermotherapy, Cold Therapy, Tissue Culture, In Vitro Micrografting, or Cryotherapy:, in Viroids and Satellites, 2017
