Coronavirus y el medio ambiente
Por @gabrielaavaleriaa Valeria Carrillo
y @feer_maartinez FernandaMartínez
¿Qué es un virus?
Un virus es denominado un parásito intracelular obligado, es decir que estas entidades biológicas sólo pueden subsistir mediante la invasión a otras células. Los virus están conformados por una molécula de ácido nucleico (ya sea ARN o ADN) el cual se encuentra dentro de una envoltura formada de proteína denominada cápside. Dicha envoltura es especializada para que al virus se le permita la entrada a la célula viva que será infectada (sean células vegetales, animales o bacterias particulares) dada su capacidad de reconocer los receptores para ingreso en células huéspedes susceptibles.
Existen virus que presentan una envoltura de fosfolípidos que rodea a la cápside, esta tiene un origen a partir de la membrana celular del huésped. En dicha envoltura se encuentran proteínas codificadas que se van a observar cómo unas proyecciones en forma de pico, siendo típicamente glicoproteínas (como es el caso del coronavirus). A diferencia de las células vivas, los virus no cuentan con la maquinaria necesaria para su replicación, por lo que requieren utilizar el de la célula hospedera y así dar lugar a la infección de los organismos.
La historia del coronavirus
Los coronavirus se identificaron por primera vez en el año 1968 por Tyrell y Bynoe, quienes lo cultivaron en pacientes que presentaban un resfriado común. Existen cuatro géneros de coronavirus que son alfa, beta, gamma y delta. Aquellos pertenecientes al género alfa y beta se originaron en mamíferos como los murciélagos y son los responsables de las infecciones humanas, mientras que los gamma y delta se han originado en cerdos y aves. (Saeida Saadat, 2020)
En diciembre del 2019 en la ciudad de Wuhan, China se hizo evidente una neumonía inusual en los pacientes, donde se relacionaba la presencia de un mercado de animales que estaban expuestos al público. Un mes después la comunidad científica identificó la existencia de un nuevo virus llamado COVID-19 y cuya propagación se había extendido a otros lugares para mediados del mes de febrero.
De acuerdo con el Comité Internacional de Taxonomía de Virus (ICTV) se designó oficialmente a dicho virus proveniente de Wuhan como SARS-CoV-2 y basándose en un estudio filogenético se determinó que pertenece a la subfamilia Coronavirinae, de la familia Coronaviridae y al orden de los Nidovirales. El SARS-CoV-2 es perteneciente al género beta y es el séptimo virus de esta familia que infecta a los humanos después de otros dos alfa coronavirus y cuatro beta coronavirus, además de que comparte un 96% de similitud en su genoma con el SARS-CoV.
La transmisión del SARS-CoV-2 de animales a humanos se debe principalmente por el contacto directo con los hospederos intermediarios o por el consumo de leche, orina o carne mal cocida, mientras que la propagación entre humanos se da por un contacto directo a una distancia menor de un metro o dos, por las gotitas emitidas cuando una persona infectada tose o estornuda. Se ha observado que hay ARN viral en las heces de personas infectadas, pero aún se desconoce si en ellas existe riesgo de transmisión. Finalmente otra manera de contagio se da al tocar las superficies como el cobre, acero inoxidable, plástico, etc., donde el virus puede permanecer de horas a días y posteriormente llevarse la mano a la boca, nariz u ojos.
¿Cuál es su mecanismo de infección?
El SARS-CoV-2 a afectado a 213 países en total, dejando 20 millones 981 mil 939 contagios y 760 mil 633 muertos para agosto del 2020 a nivel mundial. En los casos más graves, el SARS-CoV-2 afecta a los pulmones dado a que en ellos hay células alveolares tipo II que poseen una enzima llamada por sus siglas en inglés, ACE2 (Angiotensin Converting Enzyme 2). Las células alveolares son pequeñas cavidades huecas que dan lugar al intercambio gaseoso de O2 y CO2.
El SARS-CoV-2 es una partícula esférica y envuelta de aproximadamente 120 nm de diámetro que contiene un genoma de ARN en sentido positivo y presenta cuatro proteínas estructurales que incluyen espiga o pico, envoltura, membrana y nucleocápside así como varias proteínas accesorias. (Liu Y-C, et.al. 2020).
El primer paso para iniciar su mecanismo de infección sucede cuando el SARS-CoV-2 usa su glicoproteína en forma de pico para unirse a la enzima ACE2 que se encuentra en los alvéolos de los pulmones y así ingresar a la célula huésped. El siguiente paso es que el virus va a liberar su ARN viral al citoplasma de la célula y así producir proteínas estructurales virales dentro del hospedero. Dichas proteínas (sea la proteína en pico, la envoltura y membrana) se combinan con la nucleocápside mediante interacciones proteína-proteína y finalmente, los virus producidos se liberan de la célula huésped. (T. Acter, et. al. 2020)
Imagen 1. Modelo de los viriones de un coronavirus. Tomada y modificada de T. Acter, et. al. 2020
El ambiente durante esta pandemia
El SARS-CoV-2 ha causado una pandemia que nos impide realizar nuestras actividades diarias, principalmente las que implican la convivencia con un gran número de personas, para evitar su propagación. Sin embargo, el cumplimiento de las medidas necesarias ha originado un impacto tanto positivo como negativo en el ambiente.
Por ejemplo, en Wuhan, China donde ha sido el epicentro de la pandemia, se produjeron 240 toneladas métricas de desechos médicos por día durante el brote, en comparación con su promedio anterior de menos de 50 toneladas. Gary Stokes, el director de Ocean Asia, ha supervisado la basura de la superficie del océano y estima que el uso diario de mascarillas, guantes desechables y desinfectantes para manos han creado una cantidad de basura sustancial. Por lo tanto, estos desechos se encuentran con facilidad al alcance de hábitats marinos y terrestres y son ingeridos accidentalmente por los animales de dichas zonas, provocando su muerte.
El confinamiento hizo que China disminuyera sus emisiones a un 25%, tanto de CO, CO2, NO2 y partículas que tienen un diámetro inferior a 2,5 μm (PM2,5) en sus principales ciudades debido a que industrias, transporte y centrales habían detenido sus actividades. De igual forma esto se observó en la ciudad de Nueva York donde hubo una reducción del 50% en emisiones y en Europa la emisión de NO2 se redujo en el norte de Italia, España y Reino Unido.
El resguardo de las personas en sus hogares provocó un alto consumo de energía doméstica por ejemplo, en Estados Unidos el consumo de electricidad ha aumentado entre un 6% y 8%. A consecuencia del aumento de los pedidos en línea por ocio u por alimentos se incrementó la producción de residuos orgánicos e inorgánicos. Se observó que en ciertos lugares de Estados Unidos se han cancelado programas de reciclaje para evitar la propagación en dichos centros, mientras que en naciones europeas como Italia se ha prohibido a las personas infectadas clasificar sus desechos restringiendo la gestión sostenible de residuos.
Imagen 2. Residuos médicos generados durante la pandemia de COVID-19 en el medio ambiente. Tomada y modificada de S. Saadat et al.(2020)
Todos los efectos que puedan considerarse buenos en el ambiente causados por esta pandemia no deben ser vistos como un cambio eficaz y duradero puesto que en la medida que la situación logre estabilizarse y se permita regresar a la normalidad, las emisiones de gases presentarán un aumento como siempre lo han hecho. Por esta razón es que te invitamos a que cualquier actividad, por pequeña que sea y que pueda contribuir a ayudar al planeta Tierra, ¡hazla! Si no cuidamos el medio ambiente es probable que vuelvan a surgir este tipo de problemáticas de salud pública y ambientales.
Glosario:
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ARN: abreviatura de ácido ribonucleico, compuesto complejo de alto peso molecular que funciona en la síntesis de proteínas celulares y reemplaza al ADN (ácido desoxirribonucleico) como portador de códigos genéticos en algunos virus. Existen diversos tipos, pero los tres más conocidos y estudiados son el ARN mensajero (ARNm), el ARN de transferencia (ARNt) y el ARN ribosómico (ARNr), que están presentes en todos los organismos. Estos y otros tipos de ARN principalmente llevan a cabo reacciones bioquímicas, similares a las enzimas.
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ARN de cadena positiva: el ARN del virión (genoma) tiene el mismo sentido que un ARNm y por tanto funciona como tal. Este ARNm puede ser traducido inmediatamente luego de la infección de la célula huésped.
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Nucleocápside: Complejo de proteína y ácido nucleico que forma parte de la totalidad de los viriones. Está constituido por una CÁPSIDE más ácido nucleico encerrado.
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Genoma viral: Complemento genético completo contenido en una molécula de ADN o de ARN en un virus.
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Glicoproteína de la Espiga del Coronavirus: Una proteína de fusión viral de clase I que forma los picos característicos o peplómeros, que se encuentran en la superficie viral que median la unión del virus, fusión, y la entrada en la célula huésped.
Referencias:
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Liu Y-C et al., COVID-19: The first documented coronavirus pandemic in history, Biomedical Journal, https:// doi.org/10.1016/j.bj.2020.04.007
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M.A.Zambrano-Monserrate etal. (2020) Indirect effects of COVID-19 on the environment. Science of the Total Environment, https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2020.138813
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S. Saadat et al.(2020) Environmental perspective of COVID-19. Science of the Total Environment. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2020.138870
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T. Acter et al.(2020) Evolution of severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2) as coronavirus disease 2019 (COVID-19) pandemic: A global health emergency. Science of the Total Environment. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2020.138996