¿Qué camino seguir? El modo de transmisión determina la virulencia de los virus

Muchos patógenos tienen la capacidad transmitirse de más de un modo: horizontalmente (cuando la transmisión no se produce a través de la descendencia del huésped), y verticalmente (la transmisión se produce desde los parentales a su descendencia). El análisis de un sistema planta-virus ha permitido a investigadores del CBGP aportar evidencia de que la virulencia de los parásitos varía en función de cual de estos dos modos de transmisión predomine en el ciclo vital del virus.

Se estima que las enfermedades de los cultivos causan una reducción media anual en la producción agrícola mundial de un 15%, lo que se traduce en unas pérdidas económicas de alrededor de 25,000 millones de euros. En la situación actual de crecimiento constante de la población mundial, los patógenos de plantas no sólo suponen un problema económico como limitantes de la producción, sino también un problema social al poner en peligro la seguridad alimentaria. Por ejemplo, en los países en desarrollo, en los cuales muchas familias viven de la agricultura de subsistencia, los patógenos de plantas pueden llegar a causar pérdidas de un 100% de la cosecha.

El gran impacto socioeconómico de los patógenos de plantas se debe al efecto perjudicial de su infección en sus huéspedes, es decir, a que son virulentos. Por tanto, un paso fundamental para desarrollar estrategias sostenibles de control de las enfermedades infecciosas es entender que factores determinan la evolución de la virulencia. Se ha propuesto que uno de estos factores es el modo de transmisión del patógeno. Esta hipótesis se basa en el supuesto de que cuanto mayor sea el nivel de multiplicación del patógeno, mayor será su virulencia. Los patógenos que se transmitan horizontalmente (cuando la transmisión no es a través de la descendencia del huésped) aumentarán su tasa de transmisión cuanto mayor sea su multiplicación, por lo que transmisión y virulencia estarán correlacionadas positivamente. En cambio los patógenos transmitidos verticalmente (de padres a hijos) necesitan que el huésped se reproduzca para poder transmitirse. Como consecuencia, los patógenos transmitidos verticalmente tenderán a reducir su virulencia para maximizar la tasa de transmisión. Hasta la fecha, existen muy pocos análisis experimentales que estudien si el modo de transmisión es efectivamente un determinante de la evolución de la virulencia de los parásitos de plantas, y en caso de ser así, qué papel juega.

Un grupo de investigadores del CBGP, dirigido por el Prof. Fernando García-Arenal, ha analizado el efecto del modo de transmisión en la evolución de la virulencia del virus del mosaico del pepino (CMV) en su huésped natural Arabidopsis thaliana. Para ello, se sometieron tres aislados de CMV a pases seriados durante cinco generaciones bajo diferentes modos de transmisión: horizontal estricta, vertical estricta, y alternando ambos modos de transmisión. Después del último pase, se cuantificaron la acumulación viral, la virulencia y la tasa de transmisión vertical en plantas del stock original de semillas y en la progenie de las plantas derivadas del quinto pase de transmisión vertical, tanto de los virus evolucionados como de los virus no evolucionados. Los resultados indicaron que durante los pases de transmisión vertical aumentó la tasa de transmisión vertical y disminuyó la acumulación y virulencia del virus. La comparación del efecto de la infección en los dos tipos de plantas inoculadas permitió determinar que estos cambios no sólo se debieron a la evolución del virus, sino también a un proceso de adaptación del huésped. Por lo contrario, la acumulación y la virulencia de CMV no variaron significativamente durante los pases de transmisión horizontal.

Este trabajo muestra el papel del modo de transmisión como modulador de la virulencia de los patógenos. Los resultados obtenidos también revelan que la interacción entre el modo de transmisión del parásito y la respuesta de adaptación de huésped tiene un papel central en la evolución de la virulencia. La consideración de esta interacción puede contribuir a diseñar estrategias de control de las enfermedades de plantas más eficientes. Además de su importancia en patología vegetal, estos resultados pueden ser extrapolables a otros sistemas huésped-parásito.