Este documento discute la evolución del Virus de Inmunodeficiencia Humana (VIH) y su relación con el Síndrome de Inmunodeficiencia Adquirida (SIDA). Explica cómo el VIH evolucionó resistencia a los tratamientos, cómo causa el colapso del sistema inmune, y cómo reconstrucciones filogenéticas muestran que el VIH se originó a partir de un virus de simios en África en la década de 1930.

1. 1 Introduccion

2. 3 de febrero
1. La importancia de los estudios evolutivos
2. Historia de las teorías evolutivas
10 de febrero
3. Evidencias de la evolución
11 de febrero
4. Reconstrucción filogenética
1. INTRODUCCIÓN

3. 1.1. La importancia de los estudios
evolutivos

4. Caso de estudio evolutivo: VIH-SIDA

5. Caso de estudio: VIH-SIDA
1. ¿Por qué algunos tratamientos que inicialmente
fueron efectivos dejaron de serlo?
2. ¿Por qué el VIH mata a las personas?
3. ¿Por qué algunas personas son resistentes a
adquirir la infección o a desarrollar la enfermedad?
4. ¿De dónde vino el VIH?

6. Objetivos de la biología evolutiva
1. Cómo cambian las poblaciones a través
del tiempo de acuerdo a las
modificaciones en su ambiente.
2. Cómo se originan nuevas especies.
ADAPTACIÓN
DIVERSIDAD

10. El VIH es un agente de selección natural
Esperanza de vida en Botswana

11. Biología básica del VIH

13. Helper T-cell
Reverse transcriptase*

14. Estado infeccioso
Helper T-cell
Reverse transcriptase*

15. ¿Cómo causa el VIH el SIDA?

16. 1. Los viriones entran al
hospedero y se
replican
explosivamente.

19. 1. Los viriones entran al
hospedero y se replican
explosivamente.
2. El sistema inmune se activa.
3. Células T CD4 se
desploman, defensas muy
disminuidas.
4. Replicación más lenta por
falta de células.
5. El sistema inmune lucha por
recuperarse, suministrando
células a los virus.
6. La infección daña la médula
ósea, el timo y los nódulos
linfáticos.
7. La replicación de viriones se
dispara.
8. Desarrollo del SIDA.
1
2
3
4
5
5
6
7
8

20. 1. ¿Por qué algunos
tratamientos que
inicialmente fueron efectivos
dejaron de serlo?

21. Mecanismo de acción de la AZidoTimidina

22. La AZT inhibe la ruta de síntesis de
proteínas virales

23.  Las poblaciones de VIH
evolucionaron
resistencia al AZT
dentro de los pacientes
individuales.
 Los virus habían
cambiado
genéticamente.

25.  Diferencias entre la reversotranscriptasa
susceptible a la AZT vs. la no susceptible.
 La reversotranscriptasa comete muchos errores
cuando ensambla DNA: mutaciones.

26. Cambio en la composición
genética de la población por
selección natural: cambio en la
respuesta de la población al
medicamento
EVOLUCIÓN POR SELECCIÓN NATURAL

27. 4 pasos necesarios
1. Debido a errores en la transcripción del gen de la
reversotranscriptasa (mutaciones), hay distintas
versiones de la enzima reversotranscriptasa, lo
cual varía su resistencia al AZT.
2. La resistencia al AZT es heredable.
3. Durante el tratamiento con AZT, algunos viriones
son capaces de sobrevivir y reproducirse mejor
que otros.
4. Los viriones que persisten en presencia del AZT
son los que tienen las mutaciones en sus genes de
la reversotranscriptasa que les confieren
resistencia.

28.  La evolución por selección natural es un proceso
automático que simplemente sucede donde
quiera que una población posea la variación
heredable necesaria en éxito reproductivo.

29. 2. ¿Por qué el VIH mata a las personas?
Sin tratamiento, una infección por VIH
es casi siempre fatal
Cuando el hospedero muere, los viriones
mueren también
¿No es malo para el virus matar a su
hospedero?

30. Años desde la detección del VIH
Evolución en el locus gp120
gp120: inicia la fusión con la célula
hospedera uniéndose a CD4 y al co-
receptor.
Porción del gen:
determina el co-receptor y contiene
un epitopo que es reconocido por el
sistema inmune.

31. Colapso del sistema imnune: No
producción de nuevos tipos de
anticuerpos ni de células T
asesinas
Desaparición del agente selectivo
que actuaba sobre la población de
VIH
Disminución de la tasa de evolución
Años desde la detección del VIH

32. La evolución de las poblaciones de VIH
contribuyen al colapso del sistema inmune
de 3 maneras:
 1. Evolución continua de nuevos epitopos que les
permiten evadir al sistema inmune:
 termina el abastecimiento de células T vírgenes y
 destruye la habilidad del cuerpo para reemplazarlas.
 2. La población viral evoluciona a una replicación
más agresiva (más competitivas).

34. La evolución de las poblaciones de VIH
contribuyen al colapso del sistema inmune
de 3 maneras:
 1. Evolución continua de nuevos epitopos que les
permiten evadir al sistema inmune:
 termina el abastecimiento de células T vírgenes y
 destruye la habilidad del cuerpo para reemplazarlas.
 2. La población viral evoluciona a una replicación
más agresiva (más competitivas).
 3. Algunas cepas de VIH adquieren la capacidad de
infectar células T vírgenes (co-receptor CXCR4),
que son las progenitoras de otras células.

35. El VIH ahora reconoce el receptor CXCR4 en las
células T ayudantes vírgenes

37. Años desde la detección del VIH

38.  La evolución de las poblaciones de VIH dentro de un
hospedero es corta de miras (sin visión de futuro).
 La evolución por selección natural no mira hacia el
futuro: es un proceso matemático que ocurre
automáticamente.
 El resultado es que la población de VIH de cualquier
hospedero evoluciona hacia variantes tan efectivas
en la utilización de los recursos, que mata al
hospedero y por lo tanto, evoluciona directamente
hacia su propia extinción.

39. En resumen, las infecciones por VIH son
fatales porque:
1. La evolución por selección natural es corta de
miras.
2. Las características que predisponen a las
poblaciones de VIH para matar a sus presas
también aumenta su habilidad para colonizar a
nuevos hospederos.
3. No ha habido suficiente tiempo para que
evolucione una defensa adecuada en las
poblaciones humanas.

40. 3. ¿Por qué algunas personas son
resistentes?
 Alelo 32 del co-receptor CCR5

41. Frecuencia del alelo CCR5-32 en el Viejo Mundo

43. Frecuencia del alelo CCR5-32 en el Viejo Mundo

44.  La frecuencia del alelo CCR5-32 no está
relacionada geográficamente con la prevalencia del
VIH.
 Hipótesis:
1. El alelo ha sido favorecido recientemente por
selección natural en poblaciones europeas
(protección contra otras infecciones).
2. El alelo alcanzó alta frecuencia por azar, a través
del proceso conocido como deriva génica.

45. 4. ¿De dónde vino el VIH?
 Otros primates se infectan con
distintos virus que también
causan inmunodeficiencia,
pero sin desarrollar
enfermedades graves.
 Hipótesis:
 El VIH se derivó de una
variante del virus de la
inmunodeficiencia de los
simios (VIS), y la epidemia de
SIDA comenzó cuando el VIS
se movió a Homo sapiens.

46. ¿Cuál VIS es el ancestro del VIH?
 Reconstrucción filogenética: secuencia del gen de la
retro-transcriptasa y de proteínas de la cápsula.

47. Ancestro
común

48. M
N
O
P
Transmisión
múltiple del
virus
La mayor parte de los
infectados con VIH
tienen la variante M

49. Cepas del grupo M
¿Cuándo se transmitió el VIS a los
humanos?

51. 1931

53. Inocente
Culpable
Evidencia

54. El VIH es un buen modelo del análisis de un
problema en términos evolutivos
 Selección natural
 Mutación y variación
 Diversificación de linajes
 Descendencia con modificación
 Reconstrucción filogenética
 Tasa de evolución
 Deriva génica
 Naturaleza ciega de la evolución

55. Actividad 4
 Discutir y responder por escrito en equipos de 2-3 personas:
1. ¿Cuándo entró el VIH a las poblaciones humanas y de qué
fuente? ¿Cómo lo sabemos?
2. Revisa el proceso por el cual la población de VIH dentro de
un hospedero humano evoluciona resistencia al AZT.
¿Cómo puedes explicar la evolución de la resistencia a los
antibióticos en una población de bacterias?
3. A principios de los 90’s, se encontraron cepas de VIH-1
resistentes al AZT en pacientes recién infectados que nunca
habían recibido dicho medicamento. ¿Cómo puede
explicarse?
4. ¿Qué características del VIH contribuyen a su evolución
rápida?
5. No todos los virus son peligrosos, pero el VIH es casi 100%
mortal. Describe las tres hipótesis que explican por qué el
VIH es tan letal.

56. Actividad 4
 (Continuación)
6. Los autores de ciencia ficción a menudo hacen
afirmaciones interesantes sobre la evolución:
a. Comenta la siguiente cita, del personaje Mr. Spock en Star Trek:
“Un parásito verdaderamente exitoso es un comensal, viviendo en
amistad con su hospedero, o aún dándole ventajas positivas, como
por ejemplo, los protozoos que viven en el sistema digestivo de las
termitas y digieren para ellas la madera que ellas comen. Un
parásito que regular e inevitablemente mata a su hospedero no
puede sobrevivir por largo tiempo, en el sentido evolutivo, a menos
que se multiplique con tremenda rapidez;
b. El VIH es una máquina molecular diminuta y robótica. Muchos
libros de ciencia ficción describen robots que evolucionan y se
vuelven inteligentes y conscientes (y generalmente, buscan
libertad, desarrollan emociones y comienzan guerras contra los
humanos. ¿Bajo que condiciones podrían evolucionar realmente
los robots? ¿Sería necesario que los robots se reprodujeran, por
ejemplo?